JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Immunology and Infection

קוונפיקציה של שלוש נגעים DNA ידי ספקטרומטר המוני והערכה של רמות שלהם ברקמות של עכברים חשופים החומר מקיף חלקיקים עדינים

Published: May 29, 2019
doi:
10.3791/59734
, , , , , , ,
1Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas,Universidade de São Paulo, 2Departamento de Farmacociências,Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, 3Laboratório de Poluição Atmosfêrica Experimental – LIM05, Hospital das Clínicas, Faculdade de Medicina,Universidade de São Paulo, 4Instituto de Estudos Avançados,Universidade de São Paulo, 5Departamento de Bioquímica, Instituto de Química,Universidade de São Paulo

Summary

אנו מתארים כאן שיטות לקוונפיקציה רגיש ומדויק של נגעים 8-אוקסו-7, 8-dihydro ידרו-2′-deoxyguanosine (8-oxodGuo), 1,n6-etheno-2′-deoxyadenosine (1,n6-דאדו) ו-1,N2– etheno-2′-deoxyguanosine (1,N2-dguo) ב-DNA. השיטות הוחלו על הערכת ההשפעות של חומר מקיף חלקיקי הסביבה (PM2.5) ברקמות (ריאות, כבד וכליות) של עכברים חשופים A/J.

Abstract

DNA adducts ו תחמוצת בסיסים DNA הם דוגמאות של נגעים DNA כי הם ביטויים שימושיים עבור הערכה רעילות של חומרים אלקטרופיפילית, ליצור electrophilic גיבים על ביומרה, או לגרום ללחץ חמצוני. בין הנוקלאואובסים המזיקים, הנחקר ביותר הוא 8-אוקסו -7, 8-דיהידרוטסטוסטרון (8-oxoGua) או 8-אוקסו-7, 8-dihydro ידרו-2′-deoxyguanosine (8-Oxogua), ביואריקר של oxidatively נזק בסיסי ב-DNA. אלדהאדס והאפוקסי כתוצאה מתהליך פרחמצון השומנים הם מולקולות אלקטרופיאליות המסוגלים ליצור מוטטוציציציציציציציציציציציציציציליציציליציציציציציציציציציציציציציציציציציציצילליציק1, כגון האדנו adducts,n2 εdGuo) ו-1,n6-etheno-2′-deoxyadenosine (1,N6-εdAdo), אשר הועלו כסמנים פוטנציאליים בתוך הפתופסיולוגיה של דלקת. שיטות סלקטיבית ורגיש עבור כימות ה-DNA שלהם הם הכרחי לפיתוח אסטרטגיות מניעה להאט את שיעורי המוטציה התא ופיתוח מחלות כרוניות (למשל, סרטן, מחלות ניווניות). בין השיטות הרגישות הזמינות עבור האיתור שלהם (כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים מצמידים אלקטרוכימי או משולב גלאי המסה המוניים, שביט שיטה, חיסוני, 32P-postlabeling), סלקטיבי ביותר הם אלה המבוססים על ביצועים גבוהים כרומטוגרפיה נוזלית בשילוב לטנדם ספקטרומטר מסה (בדיקות-ESI/MS). סלקטיביות היא יתרון חיוני בעת ניתוח דגימות ביולוגיות מורכבות ו-בדיקות-ESI-MS/MS התפתחו כתקן זהב עבור כימות נוקלאוטידים שונה בתוך מטריצות ביולוגיות, כגון DNA, שתן, פלזמה ורוק. השימוש בתקנים פנימיים המסומנים בisotopically מוסיף את היתרון של תיקונים להפסדים של מולקולה במהלך ההידרוליזה DNA ושלבי העשרת האנליט, כמו גם להבדלים בין הדגימות. זה גם מסייע בזיהוי של שיא כרומטוגרפי נכון כאשר יותר מאשר שיא אחד קיים.

אנו מציגים כאן שיטות רגישות, מדויקות ומדויקות במיוחד-ESI-MS/MS אשר הוחלו בהצלחה עבור כימות 8-oxodGuo, 1,N6-דאדו ו-1,N2-dguo בריאות, כבד וכליות DNA של עכבר/J עבור הערכה של ההשפעות של הסביבה PM2.5 חשיפה.

Introduction

כמה מיני חמצן תגובתי (ROS) הם מסוגלים החמצן איגרות חוב כפול של DNA בסיסים ו כמה פחמנים deoxyribose moiety, יצירת בסיסים חמצון ו-DNA שובר הגדיל1. כמולקולה טעונה שלילית עשיר חנקן ואטומי חמצן, DNA הוא גם יעד עבור קבוצות electrophilic כי מגיבים בעקשנות עם האתרים הנופילים (חנקן וחמצן), מתן מוצרים הנקראים adducts DNA2. כך, adducts DNA ו תחמוצת בסיסים DNA הם דוגמאות של נגעים DNA כי הם ביטויים שימושיים עבור הערכה רעילות של חומרים, כי הם electrophilic, ליצור אלקטרופילנים תגובתי על הטרנספורמציה ביולוגית, או לגרום למתח חמצוני1, 2. שתיים. למרות בסיסים DNA שונה ניתן להסיר דנ א על ידי בסיס או נוקלאוטיד תיקון כריתה (BER או NER), אינדוקציה של חוסר איזון בין הדור וההסרה של נגעים DNA לטובת מוביל לשעבר לעלייה נטו של רמות שלהם ב-DNA שעות נוספות ב-דנ א3 . תוצאות הן הגידול של שיעורי מוטציה DNA, מופחתת ביטוי גנים, ופעילות חלבון מופחת2,4,5,6,7, אפקטים הקשורים היטב ה פיתוח מחלות. מוטציות DNA עשוי להשפיע על פונקציות סלולריות מגוונות, כגון איתות התא, מחזור התא, שלמות הגנום, היציבות טלומר, epigenome, מבנה כרומטין, שחבור RNA, הומאוסטזיס חלבון, מטבוליזם, אפופטוזיס, ובידול התא8 ,9. אסטרטגיות להאט את קצב מוטציה התא ופיתוח מחלות כרוניות (למשל, סרטן, מחלות ניווניות) לעבור דרך הידע של מקורות מוטציה, ביניהם, נגעים DNA והגורמים שלהם.

ROS שנוצר באופן שולי עודף, בשל חשיפה מזהמים, דלקת מתמשכת, פתופסולוגיה המחלה (למשל, סוכרת), וכו ‘, הם גורמים חשובים של נזק ביואואלי, כולל DNA ו נזק לשומנים1. כדוגמה, הידרוקסיל תגובתי מאוד רדיקלי (OH) נוצר מ2O2 הפחתה על ידי מעבר יונים מתכת (פה2 +, Cu+) מחמצן בסיסים dna, moiety סוכר dna ו חומצות שומן רב בלתי רווי ב דיפוזיה מבוקרת מחירים10. בקרב 80 מאופיין בנוקלאואוסים מחמצנים3, הנחקר ביותר הוא 8-אוקסו-7, 8-דיהידרוטסטוסטרון (8-oxogua) או 8-אוקסו-7, 8-dihydro ידרו-2′-deoxyguanosine (8-oxogua, איור 1), נגע כי הוא מסוגל לגרום ל-GT transversions ב תאים ממגלית10,11. הוא נוצר על ידי חמצון אלקטרונית מונו של גואנין, או על ידי רדיקלים הידרוקסיל או סינגרז התקפת חמצן של גואנין ב-DNA1. חומצות שומן רב בלתי רוויות הם מטרות חשובות אחרות של חמצון תגובתי מאוד, כגון •או, אשר ליזום את תהליך של השומנים peroxidation1,12. זה מעניק לחומצות שומן הידרופרתחמוצות שעלולות להתפרק לאלקטרופיפילית אלדדס ואפוקסידז, כגון malondialdehyde, 4-הידרוxy-2-nonenal, 2, 4-דאדיאנאל, 4, 5-אפוקסי-(2ה)-decenal, הקסאנאל, אקרונליין, קרוטונלדהיד, אשר הם מסוגל ליצור מוטאוציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציציקציציציציציציציציציציציצילציקציקציציציציק האתאי adducts 1,N2-etheno-2′-Deoxyguanosine (1,n2-εdGuo, איור 1) ו-1,n6-etheno-2′-deoxyadenosine (1,n6-εdAdo, איור 1 ) הוצעו כסמנים פוטנציאליים ביוארגיולוגיה של הדלקת14,15.

Figure 1
איור 1. מבנים כימיים של נגעים DNA לכמת במחקר הנוכחי. . ד ר 2-דיאוקסיבוז דמות זו השתנתה מתוך אוליביירה ואח ‘.34. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

מחקרים שבוצעו בתחילת שנות השמונים אפשרו זיהוי רגיש של 8-oxodGuo על ידי ביצועים גבוהים כרומטוגרפיה נוזלית מצמידים לזיהוי אלקטרוכימי (כרומטוגרפיה-ECD). הכמת של 8-oxodguo על ידי כדיקות-ECD במספר מערכות ביולוגיות נתון התנאים אוקסיגון הובילו הכרה של 8-oxodguo כמו ביואריקר של oxidatively המושרה נזק DNA1,16. למרות שהוא חזק ומאפשר את הכמת של 8-oxodGuo בטווח הנמוך למול17, כרומטוגרפיה-מדידות ECD להסתמך על הדיוק של זמן השמירה של אנליטה לזיהוי וברזולוציה של כרומטוגרפיה כדי למנוע הפרעות של רכיבים אחרים לדוגמה. כפי שזיהוי אלקטרוכימי דורש שימוש במלח (למשל, אשלגן פוספט, סודיום אצטט) בשלב הנייד, התחזוקה של מצבים אנליטיים נאותים זקוקה לזמן שגרתי של טור וניקוי ציוד.

לחילופין, השימוש של ה-dna בקטריאלי תיקון אנזים מערכת ה-dna גליפסיקלז (fpg) ו, לאחר מכן, האדם 8-oxoguanine גליסיקלז 1 (hOGG1), לאיתור והסרה של 8-oxoגואה מ-dna, יצא כדרך האינדוקציה של dna אלקליות יציב משך אתרים. האתרים האלקליות מומרים למעברי השילוב של דנ א ומאפשרים לכמת את האופיקציה העקיפה הגבוהה ביותר של 8-oxoGua על ידי אלקטרופורזה ביחידה בודדת של ג’ל (“שביט שומר”). את הרגישות הגבוהה ואת ההישג של הניתוחים ללא צורך בחילוץ ה-DNA הסלולר הם היתרונות העיקריים של סוג זה של שיטת. זה נותן את הנמוך ביותר יציב המדינה רמות של 8-oxogua ב-DNA, בדרך כלל 7-10 פעמים נמוך יותר מאשר רמות המתקבלות על ידי שיטות יואנליטיים המבוסס על הבדיקות. עם זאת, היא מדידה עקיפה של 8-oxogua וכמה החסרונות הם חוסר ספציפיות או יעילות לא ידוע של אנזימים תיקון בשימוש1,16,18.

חיסוני הם מערכת אחרים של שיטות המשמשות לזיהוי של 8-האוקגואה1 ו-DNA האקסוציציציציציציציציציציציציצינו1, כגון 1,N6-דאדו ו -1,N2-dguo12. למרות הרגישות, קיצור של השימוש בנוגדנים לאיתור נגעים DNA הוא חוסר ספציפיות בשל פעילות צולבת לרכיבים אחרים של דגימות ביולוגיות, כולל DNA נורמלי בסיסים1,12. כולל דנ א האקסוציטוציציציאלי, לרבות 1,N6-דאדו ו-1,n2-dguo, ניתן גם לזהות ולכמת על ידי רגיש מאוד 32P-postlabeling בחני12. רגישות גבוהה של 32P-התיוג מאפשר את השימוש של כמויות קטנות מאוד של DNA (g., 10 μg) לאיתור של כ 1 קרוב לכל 1010 בסיסים נורמליים19. עם זאת, השימוש בחומרים כימיים, חוסר ספציפיות כימית ודיוק נמוך הם כמה חסרונות19,20.

מגבלה משותפת של השיטות המצוטטות לעיל היא הסלקטיביות הנמוכה או הספציפיות לאיתור המולקולות הרצויות. בתרחיש זה, מצמידים מערכות המדידה לאלקטרו-מגנון מסוג ספקטרומטר המסה (בדיקות-ESI-MS/MS ו-בדיקות-MS3) התפתחו כסטנדרט הזהב לכמת של נוקלאוטידים ששונו בתוך מטריצות ביולוגיות, כגון דנ א, שתן, פלזמה ורוק מיכל בן , מיכל בן 19 , 20. היתרונות של כרומטוגרפיה-ESI-ms/ms הם רגישות (בדרך כלל בטווח fmol נמוך) ואת הספציפיות שסופקו על ידי i) את ההפרדה כרומטוגרפי, ii) תבנית מאפיין וידוע של פיצול מולקולה בתוך המסה תא התנגשות ספקטרומטר, ו iii) את המדידה המדויקת של המסה שנבחרה לחייב את היחס (m/z) במצב ניטור תגובה מרובה1,19. השימוש בתקנים פנימיים המסומנים בisotopically מוסיף את היתרון של תיקונים להפסדים של מולקולה במהלך ההידרוליזה DNA ושלבי העשרת האנליט, כמו גם להבדלים בין הדגימות. זה גם מסייע בזיהוי של שיא כרומואטוגרפי הנכון כאשר יותר משיא אחד קיים1,12,19,20.

מספר שיטות המבוססות על בדיקות – ESI-ms/ms שימשו עבור כימות של 8-oxodguo, 1,N6-דאדו ו 1,n2-dguo ב-DNA מופק דגימות ביולוגיות שונות12,15,20 ,21,22,23,24,25,26,27,28,29 . חלקיקים עדינים (PM2.5) לשאת כימיקלים אורגניים ובלתי אורגניים, כגון פחמימנים ארומטיים רב-מחזורי (pahs), ניטרו-pahs, אלדיודס, ketones, חומצות קרבוקסיליות, quinolines, מתכות, ויונים מסיסים במים, אשר עשויים לגרום לדלקת ו לחץ חמצוני, התנאים שעדיף על התרחשות של נזק ביואואלי ומחלה30,31,32,33. אנו מציגים כאן אימות מאומת-ESI-שיטות ms/ms אשר הוחלו בהצלחה עבור כימות של 8-oxodguo, 1,N6-דאדו ו-1,N2-dguo בריאות, כבד וכליות DNA של עכברים/J להערכת ה ההשפעות של הסביבה PM2.5 חשיפה34.

Protocol

ארבעה שבועות גברים A/J עכברים, הפתוגן הספציפי חינם, התקבלו מן המרכז רבייה של בעלי חיים מעבדה של פונדסאו אוסמדו קרוז (FIOCRUZ ריו דה ז’ניירו, ברזיל, וטופלו בהתאם ועדת האתיקה של הפקולטה לרפואה, אוניברסיטת של סאו פאולו (פרוטוקול no 1310/09). 1. אוסף של ממחטות עכברים . החיה את בעל ?…

Representative Results

ריכוזי ה-DNA הממוצעים (± SD) שהתקבלו מהכבד של עכברים (~ 1 גרם רקמה), ריאה (~ 0.2 g רקמות) וכליות (~ 0.4 g רקמות) היו, בהתאמה, 5,068 ± 2,615, 4,369 ± 1,021, ו 3,223 ± 723 μg/mL בנפח הסופי של 200 μL. כרומאטוגרמה ייצוגית המתקבלת על ידי בדיקות-אבא של ה-DNA מטוהרים מוצג באיור 3. הנוכחות של ארבעת 2 ‘-deoxyn…

Discussion

בעיה מרכזית הנמצאת בניתוח 8-oxodguo על-ידי שיטות הבדיקות היא האינדוקציה האפשרית של הקמתה במהלך הליכי בדיקות של חילוץ dna, dna הידרוליזה, וריכוז של ה-dna הידרוליטים22,38. כדי למזער את הבעיה של היווצרות העובדתי של 8-oxodguo, מומלץ התוספת של דפרוקסמין לכל הפקת DNA, אחסון והידרו?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

FAPESP (המלון מבצע את הצ דה סאו פאולו, הליך 2012/22190-3 ו-2012/08616-8), CNPq (הליך 454214/2014-6 ו-429184/2016-6), שכמיות, PRPUSP (Pró-Reitoria de Pesquisa האוניברסיטה דה סאו פאולו), INCT INAIRA (MCT/CNPq/FAPESP/גלימות/ כפיר/פאפאג/FAPESP; הליך 573813/2008-6), INCT Redoxoma (FAPESP/CNPq/שכמיות; שגרה. 573530/2008-4), NAP Redoxoma (PRPUSP; שגרה. 2011.1.9352.1.8) ו-CEPID Redoxoma (FAPESP; הליך. 2013/07937-8). ט. פ. אוליביירה ו-a. A. A. A. אוליביירה קיבל מלגות FAPESP (הליך. 2012/21636-8, 2011/09891-0, 2012/08617-4) ו שכמיות (מפואר ביותר). מ. ה. ג. מדיירוס, פ. די Mascio, פ. נ. סאלדיווה, וא. פ. לוברו קיבל מלגות מ-CNPq.

חלק מהדמויות והטבלאות הקיימות בעבודה זו פורסמו במקור ב-אוליביירה A.A.F. et al. ההשפעות של הגנוזים ואפיגנוטוקסיונים בעכברים חשופים לחומר הסביבתי מרוכז חלקיקים עדינים (PM2.5) מסאו פאולו סיטי, ברזיל. חלקיקים וסיבי טוקסיקולוגיה 15, 40 (2018).

Materials

[15N5]-2’-deoxyadenosine Cambridge Isotope Laboratories NLM-3895-25
[15N5]-2’-deoxyguanosine Cambridge Isotope Laboratories NLM-3899-CA-10
acetonitrile Carlo Erba Reagents 412413000
alkaline phosphatase from bovine intestinal mucosa Sigma P5521
ammonium acetate Merck 101116
calf thymus DNA Sigma D1501
cell lysis solution QIAGEN 158908
chloroform Carlo Erba Reagents 412653
deferoxamine Sigma D9533
deoxyribonuclease I (DNase I) Bio Basic Inc DD0649
ethanol Carlo Erba Reagents 414542
formic acid Sigma-Aldrich F0507
HPLC-ESI-MS/MS system HPLC: Agilent 1200 series            ESI-MS/MS: Applied Biosystems/MDS Sciex Instruments HPLC: binary pump (G1312B), isocratic pump (G1310A), column oven with a column switching valve (G1316B), diode array detector (G1315C), auto sampler (G1367C).                                                            ESI-MS/MS: Linear Quadrupole Ion Trap mass spectrometer, Model 4000 QTRAP.
HPLC/DAD system Shimadzu Two pumps (LC-20AT), photo diode array detector (DAD-20AV), auto-injector (Proeminence SIL-20AC), column oven (CTO-10AS/VP)
HPLC column (50 x 2.0 mm i.d., 2.5 µm, C18) Phenomenex 00B-4446-B0
HPLC column (150 x 2.0 mm i.d., 3.0 µm, C18) Phenomenex 00F-4251-B0
HPLC column (250 x 4.6 mm i.d., 5.0 µm, C18) Phenomenex 00G-4252-E0
HPLC C18 security guard cartridge (4.0 x 3.0 mm i.d.) Phenomenex AJO-4287
isoamyl alcohol Sigma-Aldrich M32658
isopropyl alcohol (isopropanol) Carlo Erba Reagents A412790010
ketamine Ceva Commercial name: Dopalen
magnesium chloride Carlo Erba Reagents 349377
magnesium chloride Sigma M2393
methanol Carlo Erba Reagents L022909K7
phosphodiesterase I from Crotalus atrox Sigma P4506
protein precipitation solution QIAGEN 158912
proteinase K Sigma-Aldrich P2308
ribonuclease A Sigma R5000
sodium chloride Sigma-Aldrich S9625
SPE-C18 (Strata-X) Phenomenex 8B-S100-TAK
tris(hydroxymethyl)-aminomethane Carlo Erba Reagents 489983
xylazine Syntec do Brasil Commercial name: Xilazin
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cadet, J., Davies, K. J. A., Medeiros, M. H. G., Di Mascio, P., Wagner, J. R. Formation and repair of oxidatively generated damage in cellular DNA. Free Radical Biology and Medicine. 107, 13-34 (2017).
  2. Barnes, J. L., Zubair, M., John, K., Poirier, M. C., Martin, F. L. Carcinogens and DNA damage. Biochemical Society Transactions. 46, 1213-1224 (2018).
  3. Cadet, J., Davies, K. J. A. Oxidative DNA damage & repair: An introduction. Free Radical Biology and Medicine. 107, 2-12 (2017).
  4. Cao, H., Jiang, Y., Wang, Y. Stereospecific synthesis and characterization of oligodeoxyribonucleotides containing an N2-(1-carboxyethyl)-2′-deoxyguanosine. Journal of the American Chemical Society. 129, 12123-12130 (2007).
  5. Breyer, V., et al. Analysis and biological relevance of advanced glycation end-products of DNA in eukaryotic cells. The FEBS Journal. 275, 914-925 (2008).
  6. Tamae, D., Lim, P., Wuenschell, G. E., Termini, J. Mutagenesis and repair induced by the DNA advanced glycation end product N2-1-(carboxyethyl)-2′-deoxyguanosine in human cells. Biochemistry. 50, 2321-2329 (2011).
  7. Hecht, S. S. Lung carcinogenesis by tobacco smoke. International Journal of Cancer. 131, 2724-2732 (2012).
  8. Garraway, L. A., Lander, E. S. Lessons from the cancer genome. Cell. 153, 17-37 (2013).
  9. Ong, T. P., Loureiro, A. P. M. Nutritional interventions in age-related genetic and epigenetic instability and cancer. Anti-ageing nutrients: Evidence-based prevention of age-associated diseases. , (2015).
  10. Evans, M. D., Dizdaroglu, M., Cooke, M. S. Oxidative DNA damage and disease: induction, repair and significance. Mutation Research. 567, 1-61 (2004).
  11. Moriya, M. Single-stranded shuttle phagemid for mutagenesis studies in mammalian cells: 8-oxoguanine in DNA induces targeted GC → TA transversions in simian kidney cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90, 1122-1126 (1993).
  12. Medeiros, M. H. G. Exocyclic DNA adducts as biomarkers of lipid oxidation and predictors of disease. Challenges in developing sensitive and specific methods for clinical studies. Chemical Research in Toxicology. 22, 419-425 (2009).
  13. Guéraud, F. 4-Hydroxynonenal metabolites and adducts in pre-carcinogenic conditions and cancer. Free Radical Biology and Medicine. 111, 196-208 (2017).
  14. Nair, U., Bartsch, H., Nair, J. Lipid peroxidation-induced DNA damage in cancer-prone inflammatory diseases: A review of published adduct types and levels in humans. Free Radical Biology and Medicine. 43, 1109-1120 (2007).
  15. Pang, B., et al. Lipid peroxidation dominates the chemistry of DNA adduct formation in a mouse model of inflammation. Carcinogenesis. 28, 1807-1813 (2007).
  16. Møller, P., et al. Harmonising measurements of 8-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxyguanosine in cellular DNA and urine. Free Radical Research. 46, 541-553 (2012).
  17. Hofer, T., Moller, L. Optimization of the workup procedure for the analysis of 8-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxyguanosine with electrochemicaldetection. Chemical Research in Toxicology. 15, 426-432 (2002).
  18. Collins, A., El Yamani, N., Dusinska, M. Sensitive detection of DNA oxidation damage induced by nanomaterials. Free Radical Biology and Medicine. , 69-76 (2017).
  19. Zubel, T., Buerkle, A., Mangerich, A. Mass spectrometric analysis of sulfur mustard-induced biomolecular adducts: Are DNA adducts suitable biomarkers of exposure?. Toxicology Letters. 293, 21-30 (2018).
  20. Tretyakova, N., Goggin, M., Sangaraju, D., Janis, G. Quantitation of DNA adducts by stable isotope dilution mass spectrometry. Chemical Research in Toxicology. 25, 2007-2035 (2012).
  21. Churchwell, M. I., Beland, F. A., Doerge, D. R. Quantification of multiple DNA adducts formed through oxidative stress using liquid chromatography and electrospray tandem mass spectrometry. Chemical Research in Toxicology. 15, 1295-1301 (2002).
  22. Chao, M. R., Yen, C. C., Hu, C. W. Prevention of artifactual oxidation in determination of cellular 8-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxyguanosine by isotope-dilution LC-MS/MS with automated solid-phase extraction. Free Radical Biology and Medicine. 44, 464-473 (2008).
  23. Danielsen, P. H., et al. Oxidative stress, inflammation, and DNA damage in rats after intratracheal instillation or oral exposure to ambient air and wood smoke particulate matter. Toxicological Sciences. 118, 574-585 (2010).
  24. Danielsen, P. H., et al. Oxidative stress, DNA damage, and inflammation induced by ambient air and wood smoke particulate matter in human A549 and THP-1 cell lines. Chemical Research in Toxicology. 24, 168-184 (2011).
  25. Garcia, C. C. M., et al. [13C2]-Acetaldehyde promotes unequivocal formation of 1,N2-propano-2′-deoxyguanosine in human cells. Journal of the American Chemical Society. 133, 9140-9143 (2011).
  26. Angeli, J. P. F., et al. Lipid hydroperoxide-induced and hemoglobin-enhanced oxidative damage to colon cancer cells. Free Radical Biology and Medicine. 51, 503-515 (2011).
  27. Yu, Y., et al. Comprehensive assessment of oxidatively induced modifications of DNA in a rat model of human Wilson’s disease. Molecular and Cellular Proteomics. 15, 810-817 (2016).
  28. Torres-Cuevas, I., Aupi, M., Asensi, M. A., Vento, M., Ortega, &. #. 1. 9. 3. ;., Escobar, J. 7,8-Hydroxy-2′-deoxyguanosine/2′-deoxiguanosine ratio determined in hydrolysates of brain DNA by ultrachromatrography coupled to tandem mass spectrometry. Talanta. 170, 97-102 (2017).
  29. Wu, D., et al. Detection of 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) as a biomarker of oxidative damage in peripheral leukocyte DNA by UHPLC-MS/MS. Journal of Chromatography B. 1064, 1-6 (2017).
  30. IARC. . Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans: Outdoor Air Pollution. 109, (2016).
  31. De Martinis, B. S., Kado, N. Y., Carvalho, L. R. F., Okamoto, R. A., Gundel, L. A. Genotoxicity of fractionated organic material in airborne particles from São. Mutation Research. 446, 83-94 (1999).
  32. Karlsson, H. L., Nygren, J., Möller, L. Genotoxicity of airborne particulate matter: The role of cell-particle interaction and of substances with adduct-forming and oxidizing capacity. Mutation Research. 565, 1-10 (2004).
  33. Bell, M. L., Dominici, F., Ebisu, K., Zeger, S. L., Samet, J. M. Spatial and temporal variation in PM2.5 chemical composition in the United States for health effects studies. Environmental Health Perspectives. 115, 989-995 (2007).
  34. Oliveira, A. A. F., et al. Genotoxic and epigenotoxic effects in mice exposed to concentrated ambient fine particulate matter (PM2.5) from São Paulo city, Brazil. Particle and Fibre Toxicology. 15, 40 (2018).
  35. Loureiro, A. P. M., Zhang, W., Kassie, F., Zhang, S., Villalta, P. W., Wang, M., Hecht, S. S. Mass spectrometric analysis of a cyclic 7,8-butanoguanine adduct of N-nitrosopyrrolidine: comparison to other N-nitrosopyrrolidine adducts in rat hepatic DNA. Chemical Research in Toxicology. 22, 1728-1735 (2009).
  36. Loureiro, A. P. M., Marques, S. A., Garcia, C. C. M., Di Mascio, P., Medeiros, M. H. G. Development of an on-line liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry assay to quantitatively determine 1,N2-etheno-2′-deoxyguanosine in DNA. Chemical Research in Toxicology. 15, 1302-1308 (2002).
  37. Mangal, D., et al. Analysis of 7,8-dihydro-8-oxo-2′-deoxyguanosine in cellular DNA during oxidative stress. Chemical Research in Toxicology. 22, 788-797 (2009).
  38. ESCODD (European Standards Committee on Oxidative DNA Damage). Comparative analysis of baseline 8-oxo-7,8-dihydroguanine in mammalian cell DNA, by different methods in different laboratories: an approach to consensus. Carcinogenesis. 23, 2129-2133 (2002).
  39. Helbock, H. J., et al. DNA oxidation matters: The HPLC-electrochemical detection assay of 8-oxo-deoxyguanosine and 8-oxo-guanine. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95, 288-293 (1998).
  40. Risom, L., et al. Oxidative DNA damage and defence gene expression in the mouse lung after short-term exposure to diesel exhaust particles by inhalation. Carcinogenesis. 24, 1847-1852 (2003).
  41. Risom, L., et al. Repeated inhalations of diesel exhaust particles and oxidatively damaged DNA in young oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) deficient mice. Free Radical Research. 41, 172-181 (2007).
  42. Tsurudome, Y., et al. Changes in levels of 8-hydroxyguanine in DNA, its repair and OGG1 mRNA in rat lungs after intratracheal administration of diesel exhaust particles. Carcinogenesis. 20, 1573-1576 (1999).
  43. Marie-Desvergne, C., Maître, A., Bouchard, M., Ravanat, J. L., Viau, C. Evaluation of DNA adducts, DNA and RNA oxidative lesions, and 3-hydroxybenzo(a)pyrene as biomarkers of DNA damage in lung following intravenous injection of the parent compound in rats. Chemical Research in Toxicology. 23, 1207-1214 (2010).
  44. Iwai, K., et al. Early oxidative DNA damages and late development of lung cancer in diesel exhaust-exposed rats. Environmental Research. 84, 255-264 (2000).
  45. Ichinose, T., et al. Lung carcinogenesis and formation of 8-hydroxy-deoxyguanosine in mice by diesel exhaust particles. Carcinogenesis. 18, 185-192 (1997).
  46. Schmerold, I., Niedermu, H. Levels of 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine in cellular DNA from 12 tissues of young and old Sprague Dawley rats. Experimental Gerontology. 36, 1375-1386 (2001).
  47. Garcia, C. C. M., Freitas, F. P., Di Mascio, P., Medeiros, M. H. G. Ultrasensitive simultaneous quantification of 1,N2-etheno-2′-deoxyguanosine and 1,N2-propano-2′-deoxyguanosine in DNA by an online liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry assay. Chemical Research in Toxicology. 23, 1245-1255 (2010).
  48. Godshalk, R., et al. Comparison of multiple DNA adduct types in tumor adjacent human lung tissue: effect of cigarette smoking. Carcinogenesis. 23, 2081-2086 (2002).
  49. Dechakhamphu, S., et al. Lipid peroxidation and etheno DNA adducts in white blood cells of liver fluke-infected patients: protection by plasma alpha-tocopherol and praziquantel. Cancer Epidemiology Biomarkers and Prevention. 19, 310-318 (2010).
  50. Arab, K., et al. Typical signature of DNA damage in white blood cells: a pilot study on etheno adducts in Danish mother-newborn child pairs. Carcinogenesis. 30, 282-285 (2009).
  51. Nair, J., et al. High dietary omega-6 polyunsaturated fatty acids drastically increase the formation of etheno-DNA base adducts in white blood cells of female subjects. Cancer Epidemiology Biomarkers and Prevention. 6, 597-601 (1997).

Tags

DNA LesionsMass SpectrometryOxidative StressHPLC-MS/MSEtheno AdductsDNA QuantificationSample Preparation
check_url/59734?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Franco de Oliveira, T., Falcão de Oliveira, A. A., Lemos, M., Veras, M., Saldiva, P. H. N., Gennari de Medeiros, M. H., Di Mascio, P., de Melo Loureiro, A. P. Quantification of three DNA Lesions by Mass Spectrometry and Assessment of Their Levels in Tissues of Mice Exposed to Ambient Fine Particulate Matter. J. Vis. Exp. (147), e59734, doi:10.3791/59734 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image