Archives of Dermatological Research

, Volume 253, Issue 1, pp 15–22 | Cite as

Further in vitro studies on the biochemistry of the inhibition of nucleic acid and protein synthesis induced by arsenic

  • D. Baron
  • I. Kunick
  • I. Frischmuth
  • J. Petres
Article

Summary

Human lymphocytes, stimulated by PHA, and exposed to increasing Na2HAsO4 concentrations, show an identical incorporation rate for14C thymidine and14C-TTP into the DNA.14C uridine is incorporated 3–4% less at an As concentration of 1.0 µg/ml medium, above this however approximately 15% less into the RNA as compared to14C-UTP. In free pyrimidine bases, the incorporation of labelled triphosphates into the DNA and RNA is significantly reduced above 1 µg and 10 µg Na2HAsO4. Corresponding to its approximately uniform distribution into DNA and RNA, the incorporation rate of14C-ATP above 10 µg Na2HAsO4/ml culture medium lies between that of14C-UTP and14C-TTP. The incorporation of14C alanine and14C leucine into cellular protein is not reduced below 10 µg Na2HAsO4/ml. medium. The incorporation rate is 41% at a concentration of 100 µg Na2HAsO4/ml medium. Compared to14C-UTP,14C-ATP and14C-TTP it is increased by the factor of 1.8; 2.5 and 6.8 respectively. The inhibition of enzymes of the dark repair mechanisms and the synthesis of biopolymers together with their altered sequence and the involvement of long-lived messenger RNA serve as an explanation of the observed alterations of the lymphocyte metabolism, caused by arsenic.

Keywords

Arsenic Pyrimidine Thymidine Uridine Incorporation Rate 

Zusammenfassung

Steigenden Na2HAsO4-Konzentrationen ausgesetzte PHA-stimulierte menschliche Lymphocyten zeigen eine identische Inkorporationsrate für14C-Thymidin und14C-TTP in die DNA.14C-Uridin wird unterhalb einer As-Dosis von 1,0 µg/ml Medium um 3–4%, oberhalb davon aber um ca. 15% weniger in die RNA eingebaut als14C-UTP. Wie im Fall der freien Pyrimidin-Basen ist auch bei Verwendung der markierten Triphosphate die Inkorporation in die DNA und RNA oberhalb 1 µg bzw. 10 µg Na2HAsO4 signifikant erniedrigt. Entsprechend ihrer etwa gleichmäßigen Verteilung in die DNA und RNA liegt die Inkorporationsrate für14C-ATP oberhalb 10 µg Na2HAsO4/ml Kulturmedium zwischen der von14C-UTP und14C-TTP. Der Einbau von14C-Alanin und14C-Leucin in das celluläre Protein ist erst ab 10 µg Na2HAsO4/ml Medium erniedrigt. Ihre, bei einer Dosis von 100 µgNa2HAsO4/ml Medium noch vorhandene Einbauaktivität von 41% ist um den Faktor 1,8; 2,5 bzw. 6,8 höher als die von14C-UTP,14C-ATP und14C-TTP. Die Inhibition von Enzymen der dark-repair-Mechanismen und der Synthese von Biopolymeren sowie deren veränderte Sequenz durch Enzym-vermittelten Fehleinbau und die Beteiligung langlebiger messenger-RNA werden zur Erklärung der beobachteten Arsen-bedingten Alterationen des Lymphocyten-Stoffwechsels herangezogen.

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Copyright information

© Springer-Verlag 1975

Authors and Affiliations

  • D. Baron
    • 1
  • I. Kunick
    • 1
  • I. Frischmuth
    • 1
  • J. Petres
    • 1
  1. 1.Dermatological Clinic and Institute for Biology IIUniversity of FreiburgFreiburgFRG

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