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

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.

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.