Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1043110.32607/20758251-2016-8-4-118-123Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleFlavoprotein miniSOG Cytotoxisity Can Be Induced By Bioluminescence Resonance Energy TransferИндукция фототоксичности флавопротеида miniSOG посредством биолюминесцентного резонансного переноса энергииShramovaE. I.ШрамоваE. И.
Russian Federation
shramova.e.i@gmail.comProshkinaG. M.ПрошкинаГ. Н.
Russian Federation
gmb@ibch.ruChumakovS. P.ЧумаковС. П.
Russian Federation
shramova.e.i@gmail.comKhodarovichYu. M.ХодаровичЮ. М.
Russian Federation
shramova.e.i@gmail.comDeyevS. M.ДеевС. M.
Russian Federation
shramova.e.i@gmail.comShemyakin/Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНNational Research Tomsk Polytechnic UniversityНациональный исследовательский Томский политехнический университет1512201684VOL 8, NO4 (2016)ТОМ 8, №4 (2016)11812317012020Copyright ©; 2016, Shramova E.I., Proshkina G.M., Chumakov S.P., Khodarovich Y.M., Deyev S.M.Copyright ©; 2016, Шрамова E.И., Прошкина Г.Н., Чумаков С.П., Ходарович Ю.М., Деев С.M.2016Shramova E.I., Proshkina G.M., Chumakov S.P., Khodarovich Y.M., Deyev S.M.Шрамова E.И., Прошкина Г.Н., Чумаков С.П., Ходарович Ю.М., Деев С.M.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10431

In this study, we investigated the possibility of phototoxic flavoprotein miniSOG (photosensitizer) excitation in cancer cells by bioluminescence occurring when luciferase NanoLuc oxidizes its substrate, furimazine. We have shown that the phototoxic flavoprotein miniSOG expressed in eukaryotic cells in fusion with NanoLuc luciferase is activated in the presence of its substrate, furimazine. Upon such condition, miniSOG possesses photoinduced cytotoxicity and causes a 48% cell death level in a stably transfected cell line.

Изучена возможность возбуждения фототоксичного флавопротеида miniSOG (фотосенсибилизатора) в раковых клетках в результате биолюминесценции, вызванной окислением субстрата фуримазина люциферазой NanoLuc, и оценена индуцированная фототоксичность in vitro. Показано, что в присутствии субстрата фуримазина люцифераза NanoLuc, введенная в составе генетической конструкции, содержащей miniSOG, в эукариотические клетки, вызывает возбуждение фототоксичного флавопротеида miniSOG. При этом miniSOG проявляет фотоиндуцированную цитотоксичность, и смертность клеток в стабильно трансфицированной линии составляет 48%.

bioluminescence resonance energy transferNanoLuc luciferaseflavoprotein miniSOGphotodynamic therapyбиолюминесцентный резонансный перенос энергиилюцифераза NanoLucфлавопротеид miniSOGфотодинамическая терапияThis work was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 16-14-10321).Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 16-14-10321).[1] Ackroyd R., Kelty C., Brown N., Reed M. // Photochem. 2001, V.47, №5, P.656-669[2] Raab O. // Zeitung Biol. 1900, V.39, P.524-526[3] Schweitzer V.G. // Otolaryngol. Head Neck Surg. 1990, V.103, №6, P.981-985[4] Hayata Y., Kato H., Konaka C., Ono J., Takizawa N. // Chest. 1982, V.81, №3, P.269-277[5] Hayata Y., Kato H., Okitsu H., Kawaguchi M., Konaka C. // Semin. Surg. Oncol. 1985, V.1, №1, P.1-11[6] Ward B.G., Forbes I.J., Cowled P.A., McEvoy M.M., Cox L.W. // Am. J. Obstet Gynecol. 1982, V.142, №3, P.356-357[7] Plaetzer K., Krammer B., Berlanda J., Berr F., Kiesslich T. // Lasers Med. Sci. 2009, V.24, №2, P.259-268[8] Grebenik E.A., Deyev S.M. // Russ. Chem. Rev. 2016, V.85[9] Pfleger K.D., Eidne K.A. // Nat. Methods. 2006, V.3, №3, P.165-174[10] Baumes J.M., Gassensmith J.J., Giblin J., Lee J.J., White A.G., Culligan W.J., Leevy W.M., Kuno M., Smith B.D. // Nat. Chem. 2010, V.2, №12, P.1025-1030[11] Takai A., Nakano M., Saito K., Haruno R., Watanabe T.M., Ohyanagi T., Jin T., Okada Y., Nagai T. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015, V.112, №14, P.4352-4356[12] Iyer M., Wu L., Carey M., Wang Y., Smallwood A., Gambhir SS. // Proc. Natl. Acad Sci. USA. 2001, V.98, №25, P.14595-14600[13] Sieger S., Jiang S., Kleinschmidt J., Eskerski H., Schönsiegel F., Altmann A., Mier W., Haberkorn U. // Cancer Gene Ther. 2004, V.11, №1, P.41-51[14] Adams J.Y., Johnson M., Sato M., Berger F., Gambhir S.S., Carey M., Iruela-Arispe M.L., Wu L. // Nat. Med. 2002, V.8, №8, P.891-897[15] Hildebrandt I.J., Iyer M., Wagner E., Gambhir S.S. // Gene Ther. 2003, V.10, №9, P.758-764[16] Carpenter S., Fehr M.J., Kraus G.A., Petrich J.W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994, V.91, №25, P.12273-12277[17] Theodossiou T., Hothersall J.S., Woods E.A., Okkenhaug K., Jacobson J., MacRobert A.J. // Cancer Research 2003, V.63, №8, P.1818-1821[18] Yuan H., Chong H., Wang B., Zhu C., Liu L., Yang Q., Lv F., Wang S. // J. Am. Chem. Soc. 2012, V.134, №32, P.13184-13187[19] Kim Y.R., Kim S., Choi J.W., Choi S.Y., Lee S.H., Kim H., Hahn S.K., Koh G.Y., Yun S.H. // Theranostics. 2015, V.5, №8, P.805-817[20] Mironova K.E., Proshkina G.M., Ryabova A.V., Stremovskiy O.A., Lukyanov S.A., Petrov R.V., Deyev S.M. // Theranostics. 2013, V.3, №11, P.831-840[21] Proshkina G.M., Mironova K.E., Deyev S.M., Petrov R.V. // Dokl. Biochem. Biophys. 2015, V.460, №2, P.16-19[22] Proshkina G.M., Shilova O.N., Ryabova A.V., Stremovskiy O.A., Deyev S.M. // Biochimie. 2015, V.118, P.116-122[23] Shilova O.N., Proshkina G.M., Ryabova A.V., Deyev S.M. // Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2016, V.71, №1, P.14-18[24] Shu X., Lev-Ram V., Deerinck T.J., Qi Y., Ramko E.B., Davidson M.W., Jin Y., Ellisman M.H., Tsien R.Y. // PLoS Biol. 2011, V.9, №4, e1001041[25] Mosmann T. // J. Immunol. Methods. 1983, V.65, №1-2, P.55-63[26] Carpenter S., Fehr M. J., Kraus G. A., Petrich J.W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994, V.91, №25, P.12273-12277[27] Hall M.P., Unch J., Binkowski B.F., Valley M.P., Butler B.L., Wood M.G., Otto P., Zimmerman K., Vidugiris G., Machleidt T., Robers M.B., Benink H.A., Eggers C.T., Slater M.R., Meisenheimer P.L., Klaubert D.H., Fan F., Encell L.P., Wood K.V. // ACS Chem. Biol. 2012, V.7, №11, P.1848-1857[28] Ryumina A.P., Serebrovskaya E.O., Shirmanova M.V., Snopova L.B., Kuznetsova M.M., Turchin I.V., Ignatova N.I., Klementieva N.V., Fradkov A.F., Shakhov B.E., Zagaynova E.V., Lukyanov K.A., Lukyanov S.A. // Biochim. Biophys. Acta. 2013, V.1830, №11, P.5059-5067[29] Girotti A.W. // J. Photochem. Photobiol. 2001, V.63, №1-3, P.103-113