A Src/Abl kinase inhibitor, bosutinib, downregulates and inhibits PARP enzyme and sensitizes cells to the DNA damaging agents

Abstract

Background: Poly(ADP-ribosyl)ation (PARylation) catalyzed mainly by PARP1 is a highly regulated posttranslational modification associated with several pathways in cellular physiology and genotoxic deoxyribonucleic acid (DNA) damage response. PAR polymers and PARP enzyme function in DNA integrity maintenance and several PARP inhibitors have entered clinical phase studies for cancer therapies. Material and methods: The effect of bosutinib, a dual Src/Abl kinase inhibitor, on PARylation was fluorometrically measured. The cytotoxic and chemosensitizing effects were assessed by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. The levels of DNA repair proteins and PARP enzyme were examined by immunoblotting. Results: In this study, bosutinib is characterized as a novel PARP inhibitor. Bosutinib inhibited oxidative stress-induced cellular PARylation and nuclear foci formation by downregulating PARP1 levels. Bosutinib was found to be more cytotoxic on Capan1 cells with BRCA2 mutation. Furthermore by acting as a chemosensitizer, bosutinib enhanced the cytotoxicity of doxorubicin (DOXO) and etoposide (ETP) by decreasing phosphorylation of DNA repair enzymes checkpoint kinase 1 (Chk1) and ataxia-telangiectasia mutated (ATM). Conclusion: By inhibition of both PARP and DNA damage checkpoint kinases, bosutinib increased the phospho-H2AX levels, an early indicator of DNA double strand breaks.

Amaç: Başlıca PARP1 enzimi ile katalize edilen poli(ADP-ribozil)asyon (PARilasyon), oldukça sıkı regüle edilen bir posttranslasyonal modifikasyon olup hücresel fizyoloji ve genotoksik DNA hasar yanıtındaki çeşitli yolaklar ile ilişkilendirilmiştir. PAR polimerleri ve PARP enzimi, DNA bütünlüğünün korunmasında fonksiyon göstermektedir ve çeşitli PARP inhibitörleri kanser terapisi için klinik faz çalışmalarına dahil edilmiştir. Gereç ve Yöntem: Bir Src/Abl kinaz inhibitörü olan bosutinibin PARilasyona etkisi fluorometrik olarak ölçülmüştür. Sitotoksik ve kemohassaslaştırıcı etki, 3-(4,5dimetilmiazoll-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum bromit (MTT) yöntemi ile değerlendirilmiştir. DNA onarım proteinleri ve PARP enzim seviyesi immunoblotlama ile incelenmiştir. Bulgular: Bu çalışmada, bosutinib yeni bir PARP inhibitörü olarak karakterize edilmiştir. Bosutinib, PARP1 protein seviyesini azaltarak oksidatif stres ile indüklenmiş hücresel PARilasyonu ve nüklear odak oluşumunu inhibe etmektedir. Bosutinib, BRCA2 mutasyonu içeren Capan1 hücrelerinde daha fazla sitotoksik bulunmuştur. Kemohassaslaştırıcı olarak davranan bosutinib, DNA tamir enzimlerinden Chk1 ve ATM fosforilasyonunu inhibe ederek doksorubisin (DOXO) ve etoposidin (ETP) sitotoksisitesini arttırmaktadır. Hem PARP hem de DNA hasar tamir kinazlarının inhibisyonu ile bosutinib, DNA çift zincir kırıklarının erken bir belirteci olan fosfo-H2AX seviyesini arttırmaktadır. Sonuç: Bu çalışmadaki verilerimiz bosutinibin bir PARP inhibitörü olarak davrandığını ve kemohassaslaştırıcı etkisinin hem PARP hem de DNA tamir proteinlerinin inhibisyonu sonucu gözlendiğini önermektedir.