<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Acta Naturae</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Acta Naturae</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Acta Naturae</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">2075-8251</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Acta Naturae Ltd</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">10564</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.32607/20758251-2014-6-1-69-75</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Research Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Экспериментальные статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">The Role of Dihydroorotate Dehydrogenase in Apoptosis Induction in Response to Inhibition of the Mitochondrial Respiratory Chain Complex III</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Роль дигидрооротатдегидрогеназы в индукции апоптоза при ингибировании III комплекса дыхательной цепи митохондрий</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Khutornenko</surname><given-names>A. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Хуторненко</surname><given-names>А. А.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>evstaf@genebee.msu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Dalina</surname><given-names>A. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Далина</surname><given-names>А. А.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>evstaf@genebee.msu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Chernyak</surname><given-names>B. V.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Черняк</surname><given-names>Б. В.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>evstaf@genebee.msu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Chumakov</surname><given-names>P. M.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Чумаков</surname><given-names>П. М.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>evstaf@genebee.msu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Evstafieva</surname><given-names>A. G.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Евстафьева</surname><given-names>А. Г.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>evstaf@genebee.msu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff2"><aff><institution xml:lang="en">Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff3"><aff><institution xml:lang="en">Department of Bioengineering and Bioinformatics, Lomonosov Moscow State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Факультет биоинженерии и биоинформатики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2014-03-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>03</month><year>2014</year></pub-date><volume>6</volume><issue>1</issue><issue-title xml:lang="en">VOL 6, NO1 (2014)</issue-title><issue-title xml:lang="ru">ТОМ 6, №1 (2014)</issue-title><fpage>69</fpage><lpage>75</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2020-01-17"><day>17</day><month>01</month><year>2020</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2014, Khutornenko A.A., Dalina A.A., Chernyak B.V., Chumakov P.M., Evstafieva A.G.</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2014, Хуторненко А.А., Далина А.А., Черняк Б.В., Чумаков П.М., Евстафьева А.Г.</copyright-statement><copyright-year>2014</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Khutornenko A.A., Dalina A.A., Chernyak B.V., Chumakov P.M., Evstafieva A.G.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Хуторненко А.А., Далина А.А., Черняк Б.В., Чумаков П.М., Евстафьева А.Г.</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10564">https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10564</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>A mechanism for the induction of programmed cell death (apoptosis) upon dysfunction of the mitochondrial respiratory chain has been studied. Previously, we had found that inhibition of mitochondrial cytochrome bc1, a component of the electron transport chain complex III, leads to activation of tumor suppressor p53, followed by apoptosis induction. The mitochondrial respiratory chain is coupled to the de novo pyrimidine biosynthesis pathway via the mitochondrial enzyme dihydroorotate dehydrogenase (DHODH). The p53 activation induced in response to the inhibition of the electron transport chain complex III has been shown to be triggered by the impairment of the de novo pyrimidine biosynthesis due to the suppression of DHODH. However, it remained unclear whether the suppression of the DHODH function is the main cause of the observed apoptotic cell death. Here, we show that apoptosis in human colon carcinoma cells induced by the mitochondrial respiratory chain complex III inhibition can be prevented by supplementation with uridine or orotate (products of the reaction catalyzed by DHODH) rather than with dihydroorotate (a DHODH substrate). We conclude that apoptosis is induced in response to the impairment of the de novo pyrimidine biosynthesis caused by the inhibition of DHODH. The conclusion is supported by the experiment showing that downregulation of DHODH by RNA interference leads to accumulation of the p53 tumor suppressor and to apoptotic cell death.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>Изучен механизм включения программируемой клеточной смерти (апоптоза) при нарушении функционирования дыхательной цепи митохондрий. Ранее мы обнаружили, что ингибирование митохондриального цитохрома bc1 (комплекса III дыхательной цепи) приводит к повышению уровня и активности опухолевого супрессора р53 и индукции апоптоза. С дыхательной цепью сопряжен путь биосинтеза пиримидинов de novo через митохондриальную дигидрооротатдегидрогеназу (ДГОДГ). Нами показано, что причиной активации р53 при ингибировании комплекса III дыхательной цепи митохондрий служит нарушение работы ДГОДГ и биосинтеза пиримидинов <italic>de novo</italic>. Однако является ли подавление функционирования ДГОДГ основной причиной включения апоптотической программы клетки при ингибировании комплекса III дыхательной цепи, оставалось не выясненным. В настоящей работе установлено, что апоптотическую гибель клеток рака толстого кишечника человека при действии миксотиазола - ингибитора комплекса III дыхательной цепи митохондрий - предотвращают уридин и оротат (продукт реакции, катализируемой ДГОДГ), но не дигидрооротат (субстрат ДГОДГ). Следовательно, индукция апоптоза при нарушении работы комплекса III обусловлена ингибированием ДГОДГ и, как следствие, биосинтеза пиримидинов <italic>de novo</italic>. Этот вывод подтвержден результатами опытов по подавлению экспрессии ДГОДГ с помощью РНК-интерференции. Оказалось, что нокдаун ДГОДГ приводит к аккумуляции опухолевого супрессора р53 и способствует программируемой клеточной смерти.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>apoptosis</kwd><kwd>p53 tumor suppressor</kwd><kwd>mitochondrial respiratory chain</kwd><kwd>dihydroorotate dehydrogenase</kwd><kwd>de novo pyrimidine biosynthesis</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>апоптоз</kwd><kwd>биосинтез пиримидинов de novo</kwd><kwd>дигидрооротатдегидрогеназа</kwd><kwd>дыхательная цепь митохондрий</kwd><kwd>опухолевый супрессор р53</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="en">This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grants № 12-04-01444, 12-04-00538, and 12-04-32131-mol_a) and by the Federal Program “Research and ScientificPedagogical Personnel of Innovative Russia” (State contract P334, 2010-2012).</funding-statement><funding-statement xml:lang="ru">Работа поддержана РФФИ (гранты № 12-04-01444, 12-04-00538 и 12-04-32131-мол_а), а также ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (государственный контракт П334, 2010–2012 г.).</funding-statement></funding-group></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>1. McBride H.M., Neuspiel M., Wasiak S. // Curr. Biol. 2006. Vol.16. № 5. Р. 551-560.</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>2. Meunier B., Fisher N., Ransac S., Mazat J.P., Brasseur G. // Biochim. Biophys. Acta. 2013. V. 1827. № 11-12, P. 1346-1361.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>3. Trifunovic A., Larsson N.-G. // J. Intern. Med. 2008. V. 263. № 2. Р.167-178.</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>4. Chumakov P.M. // Biochemistry (Mosc). 2007. V. 72. № 13. P.1399-1421.</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>5. Khutornenko A.A., Roudko V.V., Chernyak B.V., Vartapetian A.B., Chumakov P.M., Evstafieva A.G. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2010. V.107. № 29. Р. 12828-12833.</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>6. Evans D.R., Guy H.I. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. № 32. Р. 33035-33038.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>7. Sukhacheva E.A., Evstafieva A.G., Fateeva T.V., Shakulov V.R., Efimova N.A., Karapetian R.N., Rubtsov Y.P., Vartapetian A.B. // J. Immunol. Methods. 2002. V. 266. №1-2. Р. 185-196.</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>8. Guryanova O.A., Makhanov M., Chenchik A.A., Chumakov P.M., Frolova E.I. // Mol. Biol. (Mosk). 2006. V. 40. № 3. P. 396-405.</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>9. Painter H.J., Morrisey J.M., Mather M.W., Vaidya A.B. // Nature. 2007. V. 446. № 1. Р. 88-91.</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>10. Baumann P., Mandl-Weber S., Völkl A., Adam C., Bumeder I., Oduncu F., Schmidmaier R. // Mol. Cancer Ther.2009. V. 8. № 3. Р. 366-375.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>11. Hail N.Jr., Chen P., Bushman L.R. // Neoplasia. 2010. V. 12. № 4. Р. 464-475.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>12. Hail N.Jr, Chen P., Kepa J.J., Bushman L.R. // Apoptosis. 2012. V. 17. № 2. Р. 258-268.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>13. Agarwal M.L., Agarwal A., Taylor W.R., Chernova O., Sharma Y., Stark G.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 1998. V. 95. № 25. Р. 14775-14780.</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>14. Agarwal M.K., Hastak K., Jackson M.W., Breit S.N., Stark G.R., Agarwal M.L. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2006. V. 103. № 44. Р. 16278-16283.</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>15. Hastak K., Paul R.K., Agarwal M.K., Thakur V.S., Amin A.R., Agrawal S., Sramkoski R.M., Jacobberger J.W., Jackson M.W., Stark G.R., Agarwal M.L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. № 17. Р. 6314-6319.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
