CC BY
138
Фуллерены и апоптоз
М.А. Орлова1, Т.П. Трофимова1, А.П. Орлов2, О.А. Шаталов3, Ю.К. Наполов3, А.А. Свистунов3, В.П. Чехонин2
Химический факультет, кафедра радиохимии ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»; 2медико-биологический факультет, кафедра медицинских нанобиотехнологий ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва; фармацевтический факультет, кафедра фармакологии ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский
университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России
Контакты: Марина Алексеевна Орлова [email protected]
Многие представители обширного семейства водорастворимых аддуктов фуллеренов и наночастиц на их основе привлекают серьезное внимание как противовирусные агенты, противоопухолевые агенты и средства адресной доставки лекарств. Сегодня получено огромное количество таких производных фуллерена С6. Однако для внедрения фуллереновых производных в медицинскую практику необходимо понимание причин и механизмов прямых и отдаленных последствий их эффектов in vivo. В первую очередь это касается их влияния на регуляцию процессов пролиферации, апоптоза и некроза. Огромное значение имеют способ получения, функционализации и морфология фуллереновых наночастиц (их размеры, форма, рельеф поверхности, аффинность к клеточным структурам), т. е. параметры, в зависимости от которых биологические эффекты наночастиц могут меняться от цитопро-текторного до цитотоксического. В данной лекции содержится анализ современных представлений о влиянии фуллеренов и их производных на сигнальные пути апоптоза нормальных и опухолевых клеток.
Ключевые слова: фуллерены, апоптоз, сигнальные пути
Fullerene and apoptosis
M.A. Orlova1, T.P. Trofimova1, A.P. Orlov2, O.A. Shatalov3, Yu.K. Napolov3, A.A. Svistunov3, V.P. Chekhonin2
2M.V. Lomonosov Moscow State University;
2N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of Russia, Moscow;
3I.M. Sechenov Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia
Fullerene derivatives superfamily attracts a serious attention as antiviral and anticancer agents and drug delivery carriers as well. A large number of such fullerene C60 derivatives obtained to date. However, there is an obvious deficit of information about causes and mechanisms of immediately and long-term consequences of their effects in vivo which is a true obstacle on the way leading to practical medical use of them. First, this concerns their impact on the proliferation, apoptosis and necrosis regulation. Fullerene nanoparticle functionalization type, their sizes and surface nanopathology are of great importance to further promoting of either cytoprotective or cytotoxic effects. This lecture provides modern concept analysis regarding fullerenes effects on apoptosis pathway in normal and tumor cells.
Key words: fullerenes, apoptosis, signaling pathway
Апоптоз (греч. ажожттощ — опадание листьев) — программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 мин) фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1—3 ч. Одной из биологических «задач» апоптоза является уничтожение дефектных (поврежденных, мутантных, инфицированных) клеток. В многоклеточных организмах апоптоз задействован в процессах дифферен-цировки и морфогенеза, в поддержании клеточного гомеостаза, в обеспечении развития и функционирования иммунной системы. Апоптоз присущ всем эукариотам, начиная от одноклеточных простейших вплоть до высших организмов. Апоптоз регулируется каскадом внутриклеточных молекул, взаимодействие
которых приводит к активации или торможению процесса. Этот каскад последовательных взаимодействий и превращений называется сигнальным путем. Основная задача системы, регулирующей апоптоз, — держать эффекторные ферменты — каспазы, демонтирующие клетки, в неактивном состоянии, но быстро переводить их в активную форму в ответ на минимальное действие соответствующих индукторов.
Тенденция исследований в области фуллереновых производных в основном направлена на расширение их классов, в то время как механизм и интенсивность воздействия на пролиферативные процессы, а также взаимосвязь с действием других про- или антиапопто-тических факторов изучена недостаточно. Нет четкой прогностической модели того, какие производные фуллерена и в каких условиях будут проявлять анти-апоптотические свойства, а какие можно сразу причислять к возможным антиопухолевым агентам. Приведенная ниже градация условна, однако она помогает выделить некоторые взаимосвязи.
1 ’2013
1 ’2013
Показано, что дендритные однозамещенные фул-лерены с большим количеством гидроксильных групп (-ОН) в заместителе, а также СЗ-карбоксифуллерены являются ингибиторами апоптоза [1]. Однако для всех ли клеток это справедливо, и насколько универсально это действие, остается под вопросом. Водорастворимые фуллерены влияют на ионный гомеостаз, тогда как некоторые производные С60 проявляют свойства блокаторов ионных каналов биомембран [2, 3], за исключением С1С-3 каналов. Ингибирование носит обратимый характер, и, как предполагают, взаимодействие происходит во внеклеточных участках канала. Чтобы оценить возможность проникновения наночастиц сквозь мембрану, вычислили величину энергии Гиббса, необходимой для переноса С60 вдоль оси, перпендикулярной к поверхности двойного слоя мембраны [4], и была показана принципиальная возможность проникновения С60. В целом, водорастворимые производные фуллерена легко проникают через биологические мембраны различных типов клеток [5].
Митоген-активируемые протеинкиназы (МАРК) осуществляют контроль клеточного деления и являются критическими регуляторами процессов транскрипции [6], участвуя в нескольких сигнальных путях апоптоза. Токсическое действие п-С60 аналогично влиянию на апоптоз одностенных углеродных нанотрубок [7] и может быть связано с активацией МАРК, что, в свою очередь, взаимосвязано с активацией транс-
крипционного фактора NF-kB. Процесс зависит от дозы препарата [8].
Водорастворимые фуллерены in vitro и in vivo [9] выступают в роли защитных агентов от индукции ос-теокластогенеза по RANK (receptor activator NF-kB)-сигнальному пути и деструкции костных остеокластов при артритах. В экспериментах показано, что у крыс они способны понижать RANK-индуцированную дифференцировку остеокластов и подавлять их разрушение при внутриартикулярном введении.
Наночастицы С60(С(СООН)2)2 подавляют апоптоз, связанный с JNK (с-Jun amino-terminal kinases^^-нальными путями, уменьшая JNK-фосфорилирование, активацию АР-1 (активатора протеина 1) и каспазы-3 (рис. 1). При этом не наблюдалось влияния на активацию классической митоген-активируемой киназы (ERK). Имеются данные, что протекторная роль n-C60 может быть опосредована активацией p38 [10, 11].
Каспазный путь апоптоза является наиболее распространенным, к активации каспазного каскада могут приводить изменения многочисленных компонентов биосистемы. Однако эти пути прослежены в очень немногих работах по фуллеренам, чаще рассматриваются отдельные факторы, способные привести к активации каспаз, или констатируется активация каспазы-3. Вопрос о влиянии заместителя рассматривали на примере апоптоза человеческих моноцитов (линия THP1) под действием разных производных фуллерена [12].
Рис. 1. Схема событий в СИЕСз, индуцированных пероксидом водорода и обработкой наночастицами С0(С(СООН) Изменения опосредованы
уменьшением фосфорилирования JNK и ингибированием КОЗ-продукции. Наблюдается супрессия данного сигнального пути с уменьшением активации с^ыи и каспазы-3 и с ингибированием гидролиза РАКР, высвобождающего цитохром С митохондрий [57]
Оказалось, что роль заместителя особенно важна для регуляции апоптоза.
Некоторые фуллерены способны, по крайней мере, частично защищать клетки от апоптоза, вызванного оксидативным стрессом, путем повышения экспрессии антиоксидантных белков.
При действии п-С60 на рост опухолевых клеток меланомы мышей В16 in vitro наблюдали оксидативный стресс, митохондриальную деполяризацию и, как результат, активацию каспазного каскада [13]. Наоборот, наночастицы С60(С(СООН)2)2 ингибировали расщепление поли(АДФ-рибоза)-полимеразы (PARP) и выход митохондриального цитохрома С, что приводило к эффективному подавлению каспаззависимого апо-птоза, вызванного окислительным стрессом.
Производные С60-гексакарбоновой кислоты описаны как блокаторы апоптозного сигнала тромбоци-тарного фактора роста в (TGF-в) в клетках человеческой гепатомы [14].
С60(С(СООН)2)2 может ингибировать апоптоз, инициированный TNF-a в клетках HeLa, с помощью стабилизации лизосом. При интернализации С60(С(СООН)2)2 повышается экспрессия молекулярного шаперона Hsp70, что способствует выживаемости клеток путем ингибирования пермеабилизации лизосомальных мембран. Важным фактором является кислая среда внутри ли-зосом, которая оказывает заметное, хотя и временное влияние на агрегированность наночастиц. Распределение по размерам изменяется в среднем со 100 до 10 нм и даже до отдельных молекул. Дезагрегированные частицы могут встраиваться в лизосомальные мембраны, образуя фуллерен-содержащие смешанные бислойные мембраны. Это стабилизирует лизосомы, уменьшая проницаемость их мембран, в частности для деструк-
тирующих факторов. Происходит снижение выпуска катепсина из лизосом и ингибирование апоптоза, индуцированного TNF-a (рис. 2) [15].
Исследования, проведенные на гепатоцитах крыс, показали, что фуллеролы С60(ОН)24 проявляют зависимую от концентрации препарата (0—0,25 ммоль) и времени экспозиции (0—3 ч) цитотоксичность вследствие индукции процесса перекисного окисления липидов, потери клеточного аденозинтрифосфата (АТФ) и глутатиона, увеличения уровней малонового диальдегида и окисленного глутатиона (GSSG) [16]. Считается, что основной мишенью фуллеролов являются митохондрии, поэтому на ранней стадии наблюдается митохондриальная недостаточность, деполяризация и ингибирование синтеза АТФ. Лишь на более поздней стадии наблюдается перекисное окисление липидов в результате оксидативного стресса.
Для производных С60-аминокислоты показана концентрационная зависимость при воздействии на линию человеческих эпидермальных кератиноцитов в культуре. В концентрации 0,4 и 0,04 мг/мл они снижали жизнеспособность клеток и развитие воспалительной реакции, а в концентрации ниже 0,04 мг/мл инициировали потерю активности цитокинов и поддерживали жизнеспособность клеток [17].
Перспективными можно признать исследования с целью оценки возможности использовать фуллерены в качестве модулятора действия лекарств. Например, гибрид С60-дексаметазон сохраняет противовоспалительную активность дексаметазона, но оказывает гораздо более низкое иммуносупрессивное действие [18].
Фуллерен ^ё2С82(ОН)22]п может вызвать фенотипическое созревание дендритных клеток. Эти наночастицы являются мощным активатором как для
Aggregate [С60 (C(COOH)2)2]n pH 7.0
©
Fullerene-
containing
vesicles
©
‘initiator’ ' TNF-caspase 8 £ Receptor
Lysosomal lipid membrane
Lysosome
‘effector’ caspases Apoptotic cell death
|| cytc
Lysosomal
membrane
pore
С60 (C(COOH)2)2 nanoparticles
Nucleus
Рис. 2. Влияние Сбд(С(СООН)2)2 нализосомально-митохондриальный апоптотический путь [35]
1 ’2013
1 ’2013
дендритных клеток, так и для Thl-опосредованного иммунного ответа. Препарат вызывает увеличение продукции IFN-y, IL-lp, IL-l2, p70 и IL-2 и ко-стиму-ляторов CD80, CD83, CD86 [l9].
Механохимически солюбилизированный С60 способен выступать цитопротектором против NO-индуци-рованной цитотоксичности, но не в результате прямого взаимодействия [20]. Предполагают, что происходит нейтрализация митохондриально-продуцированных супероксид радикалов, и это пресекает цепочку образования пероксинитрита и активации каспаз. Показано, что именно индукция пероксинитрита может быть критическим сигнальным событием для генотоксич-ности нано-С60 [2l].
Растворимые фуллерены, модифицированные Р-аланином, валином и фолиевой кислотой, проявляют непосредственную акцепторную активность по отношению к NO-радикалам [22]. NO-индуцированные события при контакте клеток феохромоцитомы крыс с l ммоль/л нитропруссида натрия (SNP), который вызывал заметное снижение митохондриального мембранного потенциала, активности супероксиддисму-тазы (SOD), каталазы (CAT) и глутатионпероксидазы (Gpx), уменьшение жизнеспособности клеток, увеличение уровня накопления внутриклеточного NO и малонового диальдегида и повышение активности каспазы-3, заметно ингибировались предобработкой клеток до контакта с SNP аминокислота-С60-произ-водными. Степень ингибирования зависела от морфологии агрегации фуллереновых наночастиц, которая влияла и на их защитный эффект против Н2О2-инду-цированного апоптоза. Сульфонат-производные С60 после внутривенного введения повышали содержание NO в плазме крови [23].
Фуллеролы С60(ОН)24 и С60(ОН)х вызывали прямое NO-тушение [24], результатом чего явилось уменьшение NO-индуцированного снижения активностей антиоксидантов — CAT, глутатион^-трансферазы (GST) и Gpx в денуклеированной фракции интерсти-
циальных тестикулярных клеток взрослых крыс после инъекции SNP. Предполагается, что in vivo может происходить конкуренция между аргиназой и индуци-бельной NO-синтазой (iNOS) за аргинин как субстрат. В подтверждение этого для С60(ОН)х действительно наблюдалось увеличение активности аргиназы и подавление продукции NO.
Полигидроксилированные С60-производные [25], С60-(глюкозамин)6 [26], карбоксифуллерены [20, 24] и С60-(цистин)5 показали способность включаться во взаимосвязи и реакции с белками и биоструктурами, что приводит к модуляции апоптоза в различных типах клеток, включая нейроны. Известно воздействие наночастиц модифицированных фуллеренов на клеточный ионный гомеостаз [27] и репликацию вирусов [2], а также их участие в расщеплении ДНК [28], ингибировании амилоидных образований [29].
Пытаются моделировать взаимодействие С60 и ряда белков, представляющих возможные мишени для лекарств [30], с целью создания в дальнейшем био-конъюгатных материалов. На основании компьютерного моделирования получены структуры комплексов С60 с NOS, GST (рис. 3), р-секретазой-1, гипоксантин фосфорибозил трансферазой [31], с некоторыми другими белками. Имеются экспериментальные подтверждения участия производных фуллеренов в ингибировании NOS [32], глутатион-редуктазы [33], а также цистеиновых и сериновых протеаз [34]. Известна анти-ВИЧ (ингибиторная) активность фуллерен-производных [2, 35, 36], а также образование фулле-рен-специфичных антител [37].
Таким образом, С60-производные способны вмешиваться в биохимические процессы организма за счет связывания с белками и ферментами. С одной стороны, важно научиться использовать эти возможности в терапевтических целях, предсказывая докингом наиболее благоприятные мишени для целенаправленного действия с использованием производных фулле-рена. Однако эти же процессы могут представлять
в
Рис. 3. Кристаллографическая структура глутатион-З-трансферазы с интеркалированной молекулой глутатиона (а) и докинг-комплексы С60-глутатион-З-трансфераза (б) и C^-NO-синтаза (в)[58]
опасность для организма, непредсказуемо нарушая пролиферацию и вмешиваясь в сигнальные пути апо-птоза, которые до сих пор изучены недостаточно.
Особую важность представляет способность фуллеренов взаимодействовать с ВБА (бычий сывороточный альбумин) [38, 39], НБА (человеческий сывороточный альбумин, коэффициент связывания Ксвяз = 1,2 х 107 моль-1) [40] и лизоцимом [41], так как ВБА и НБА выполняют в организме функцию универсального транспортера белков и биологически важных микроэлементов (металлов) [42]. Высокое сродство к НБА показали органофосфат-содержащие фуллеро-лы [43]. При этом происходило изменение третичной структуры НБА в сторону большей компактности с увеличением процента а-спиралей и р-складок и увеличением полярности окружения триптофанового остатка. НБА может обеспечивать доставку наночастиц к органам и тканям. Однако одновременно создается конкуренция другим физиологически важным компонентам за счет изменения конформационного состояния молекулы и простой конкурентности.
О реальном влиянии фуллеренов на структуру и функции белков пока известно мало. Более того, хотя некоторые белки и взаимодействуют с фулле-ренами, до настоящего времени кристаллической структуры таких комплексов не было получено. Однако докингом было показано [44] высокое сходство между физико-химическими свойствами и геометрией поверхности сайтов связывания фуллерена с ВИЧ-протеазой, ВБА и НБА (рис. 4).
Известно образование комплекса карбоксифулле-рена с р-лактоглобулином (типичным представителем семейства белков барьерной жидкости) [45], и показана возможность переноса карбоксифуллерена из образованного комплекса в альбумин, что расширяет
представление о модели транспорта наночастиц в биологической системе.
При прямом измерении митохондриальной Mg2+-АТФазной активности оказалось, что фермент ингибируется фуллеролом с 1С50 = 7,1 ± 0,3 цмоль/л [46] и процесс является концентрационно-зависимым. Применение водорастворимых гексасульфонатных производных фуллерена С60 у крыс оказывало ней-ропротективное действие, снижая концентрацию лак-татдегидрогеназы в крови [23].
Фуллеропирролидины являются неконкурентными ингибиторами по отношению к ацетилхолинэсте-разе, 1С50 варьируют в пределах 15,6—31,4 цмоль/л [47], а смешанный карбоксифуллерен-С60 проявлял ингибиторную активность против цистеиновых и серино-вых протеиназ. Ингибирование тромбина составляло 24 % при концентрации препарата 10 цмоль/л [44, 48]. Как ингибиторы, такие фуллерены могут использоваться при ожогах и в качестве радиопротекторов, т. е. в тех случаях, когда происходит сильнейшая активация протеиназ.
Водорастворимые фуллерены, имеющие в качестве боковой группы спиртовую, аминную или аминокислотную, являются ингибиторами Zn-содержащего фермента карбоангидразы (САб) [49]. Механизм связан с закупоркой входа в активный центр сеткой фуллерена (размер и того и другого ~ 1 нм), при этом боковые фрагменты осуществляют взаимодействия с аминокислотными остатками активного центра, среди которых гистидин в положении 64, 94 и 96, валин в положении 121 и тирозин в положении 200.
Получен урациловый аддукт С60 [50], способный к комплементарному связыванию с аденином, аденозином и АТФ. Разнообразные свойства могут проявлять и порфирин-фуллерены. Образуя металлоком-
Рис. 4. Докинг-прогнозируемый сайт связывания карбоксифуллерена с НЗЛ [59]
1 ’2013
1 ’2013
плексы, они способны встраиваться в белки, например, в апо-миоглобин, с получением С60-миоглобина [51].
Один из наиболее известных путей апоптоза реализуется через повреждения ДНК, что активирует как минимум р53-сигнальный путь [52]. Показано, что водорастворимые производные C60 могут резко усиливать эффективность полимеразной реакции при относительно низкой концентрации ДНК [53], что способно помешать нормальной репликации ДНК in vivo и приводит в действие различные сигнальные пути апоптоза.
Моно- и бис-метанофосфонаты С60 выступают в ряде случаев ингибиторами ДНК-рестриктивных эндонуклеаз. Ингибирование ДНК-эндонуклеазы Exo III бис-метанофосфонатом-С60 (BMPF) прямо зависит от дозы фуллерена, а ингибирование полимеразной цепной реакции (ПЦР) с Taq ДНК-полимеразой (IC50 = 2,7 цмоль/л) с помощью BMPF уменьшалось при увеличении концентрации Taq полимеразы в системе ПЦР [54]. Предполагается, что этот процесс ингибирования не коррелирует с АФК и зависит от связывания фуллеренового аддукта с полимеразой, а не с ДНК.
При рН < 9 размер фуллерола удобен для связывания с бактериальной ДНК [55]. В этом случае происходит увеличение термической и ферментативной (по
отношению к ДНКазе I и Hind III рестриктазе) стабильности ДНК дозозависимым образом. Защитная концентрация фуллерола составляла 50—500 нг/цл. В то же время при связывании этой же ДНК с нано-С60 для защиты от ферментативного расщепления требовалась концентрация не менее 500 нг/цл. Наблюдалась также зависимость влияния размеров фуллереновых наночастиц на результат воздействия на ДНК и на токсичность. Например, нано-С60 с размером 100 нм являются неблагоприятными для связывания с ДНК.
ДНК-фуллерен связывание способно изменять третичную структуру молекул ДНК и усложнять их узнавание белками, которое базируется на специфической и строго определенной форме молекулы ДНК [56]. Конкретные изменения были продемонстрированы на примере комплекса С60(ОН)24-ДНК, где фуллерол прочно связывался с фосфатным остовом за пределами цепи нативной ДНК и с парами оснований в пределах главного канала между спиралями [57].
Благодаря способности вызывать в определенных условиях гибель клеток фуллерены являются потенциальными противоопухолевыми агентами. Однако однозначное прогнозирование про- и антиапоптоти-ческих свойств различных производных фуллерена, тем более для различных типов клеток, пока еще невозможно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Lebovits R., Rosenblum M. Substuted fullerenes and their use as inhibitors of cell death, US Patent, № 0197950 A1, 2009.
2. Friedman S.H., De Camp D.L.,
Sijbesma R.P. et al. Inhibition of the HIV-1 protease by fullerene derivatives: model building studies and experimental verification. J Am Chem Soc 1993;115:6506-9.
3. Park K.H., Chhowalla M., Iqbal Z.,
Sesti F. Single-walled carbon nanotubes are a new class of ion channel blockers. J Biol Chem 2003;278:50212-6.
4. Redmill P.S., McCabe C. Molecular dynamics study of the behavior of selected nanoscale building blocks in a gel-phase lipid bilayer. J Phys Chem B 2010;114:9165-72.
5. Andreev I., Petrukhina A., Garmanova A.
et al. Penetration of fullerene C„ derivatives
60
through biological membranes. Fullerenes Nanotubes & Carbon Nanostructures 2008;16:89-102.
6. Johnson G.L., Lapadat R.L. Mitogen-activated protein kinase pathways mediated by ERK, JNK and p38 protein kinases. Science 2002;298:1911-2.
7. Фатхутдинова Л.М., Халиулин Т.О., Зальялов Р.Р. Токсичность инженерных наночастиц. Казанский мед журн 2009;90:578-84.
8. Manna S.K., Sarkar S., Barr J. et al. Single-walled carbon nanotube induces oxidative stress and activates nuclear transcription factor-KB in human keratino-cytes. Nano Lett 2005;5:1676-84.
9. Yudoh K., Karasawa R., Masuko K.,
Kato T. Water-soluble fullerene (C60) inhibits the osteoclast differentiation and bone destruction in arthritis. Int J Nanomed 2009;4:233-9.
10. Okada T., Otani H., Wu Y et al. Role of F-actin organization in p38 MAPkinase-mediated apoptosis and necrosis in neonatal rat cardiomyocytes subjected to simulated ischemia and reoxygenation. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2005;289:2310-8.
11. Luschen S., Scherer G., Ussat S. et al. Inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase reduces TNF-induced activation of NF-kB, elicits caspase activity, and enhances cytotoxicity. Exp Cell Res 2004;293:196-206.
12. Rebecca M., Hsing-Lin W., Jun G. et al. Impact of physicochemical properties of engineered fullerenes on key biological responses. Toxicol Appl Pharmacol 2009;234:58-67.
13. Zogovic N.S., Nikolic N.S., Vranjes-Djuric S.D. et al. Opposite effects of nanocrystalline fullerene (C60) on tumour cell growth in vitro and in vivo and a possible
role of immunosupression in the cancer-promoting activity of C60. Biomaterials 2009;30:6940-6. 60
14. Huang Y.L., Shen C.K.F., Luh T.Y. et al. Blockage of apoptotic signaling of transforming growth factor-beta in human hepatoma cells by carboxy-fullerene. Eur J Biochem 1998;254:38-43.
15. Li W., Zhao L., Wei T. et al.
The inhibition of death receptor mediated apoptosis through lysosome stabilization following internalization of carboxyfullerene nanoparticles. Biomaterials 2011;32: 4030-41.
16. Nakagawa Y., Suzuki T., Ishii H. et al. Cytotoxic effects of hydroxylated fullerenes on isolated rat hepatocytes via mitochondrial dysfunction. Arch Toxicol 2011;85:1429-40.
17. Rouse J.G., Yang J.Z., Barron A.R., Monteiro-Riviere N.A. Fullerene-based amino acid nanoparticle interactions with human epidermal keratinocytes. Toxicol In Vitro 2006;20(8):1313—20. "
18. Liu R.L., Cai X.Q., Wang J.D. et al.
Research on the bioactivities of C„-
60
dexamethasone. J Nanosci Nanotechnol 2009;9:3171-6.
19. Yang D., Zhao Y., Guo H. et al. [Gd@C82(OH)22]n nanoparticles induce dendritic cell maturation and activate Th1
immune responses. ACS Nano 2010;4(2):1178—86.
20. Misirkic M.S., Todorovic-Markovic B.M., Vucicevic L.M. et al. The protection of cells from nitric oxide-mediated apoptotic death by mechanochemically synthesized fullerene (C60) nanoparticles. Biomaterials 200609;30:2319-28.
21. Xu A., Chai Y., Nohmi T., Hei T.K. Genotoxic responses to titanium dioxide nanoparticles and fullerene in gpt delta transgenic MEF cells. Part Fibre Toxicol 2009;6:3-16.
22. Hu Z., Huang Y., Guan W. et al. The protective activities of water-soluble C60 derivatives against nitric oxide-induced cytotoxicity in rat pheochromocytoma cells. Biomaterials 2010;31:8872-81.
23. Huang S.S., Tsai S.K., Chin C.L. et al. Neuroprotective effect of hexasulfobutylated C60 on rats subjected to focal cerebral ischemia. Free Rad Biol Med 2001;30(6):643-9.
24. Bisaglia M., Natalini B.L., Pellicciari R. et al. Carboxyfullerenes as neuroprotective agents C3-fullerotris-methanodicarboxylic acid protects cerebellar granule cells from apoptosis. J Neurochem 2000;74:1197-204.
25. Chen Y.W., Hwang K.C.H., Yen C.C., Lai Y.L. Fullerene derivatives protect against oxidative stress in RAW 264.7 cells and ischemia-reperfused lungs. Am J Physiol 2004;287:21-6.
26. Chien C.T., Chen C.F., Hsu S.M. et al. Forced expression of bcl-2 and bcl-xL by novel water-soluble fullerene, C60(glucosamine)6, reduces renal ischemia/ reperfusion-induced oxidative stress. Fuller Nanotub Car 2001;9:77-88.
27. Kotelnikova R.A., Kotelnikov A.I., Bogdanov G.N. et al. Membranotropic properties of the water soluble amino acid and peptide derivatives of fullerene C60.
FEBS Lett 1996;389:111-4.
28. Boutorine A.S., Tokuyama H.,
Takasugi M. et al. Fullerene-oligonucleotide conjugates: photoinduced sequence-specific DNA cleavage. Angew Chem Int Ed 1994;33:2426-65.
29. Kim J.E., Lee M. Fullerene inhibits-amyloid peptide aggregation. Biochem Bio-phys Res Commun 2003;303:576-9.
30. Calvaresi M., Zerbetto F. Baiting proteins with C60. ACS Nano 2010;4:2283-99.
31. Gupta S., Dhawan A., Shanker R.
In silico approaches: prediction of biological targets for fullerene derivatives. J Biomed Nanotechnol 2011;7:91-2.
32. Wolff D.J., Barbieri C.M.,
Richardson C.F. et al. Trisamine C.-fullerene
60
adducts inhibit neuronal nitric oxide
synthase by acting as highly potent calmodulin antagonists. Arch Biochem Biophys 2002;399:130-41.
33. Mashino T., Okuda K., Hirota T. et al. Inhibitory effect of fullerene derivatives on glutathione reductase. Fullerene Sci Technol 2001;9:191-6.
34. Tokuyama H., Yamago S., Nakamura E. et al. Photoinduced biochemical-activity of fullerene carboxylic-acid. J Am Chem Soc 1993;115:7918-9.
35. Marcorin G.L., Da Ros T., Castellano S. et al. Design and synthesis of novel [60] fullerene derivatives as potential HIV aspartic protease inhibitors. Org Lett 2000;2:3955-8.
36. Schuster D.I., Wilson S.R., Schinazi R.F. Anti-human immunodeficiency virus activity and cytotoxicity of derivatized buckminster-fullerenes. Bioorg Med Chem Lett 1996;6(11):1253-6.
37. Braden B.C., Goldbaum F.A., Chen B.X. et al. X-Ray crystal structure of an anti-buckminsterfullerene antibody fab fragment: biomolecular recognition of C60. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 2000;97:12193-7.
38. Rozhkov S.P., Goryunov A.S.,
Sukhanova G.A. et al. Protein interaction with hydrated C60 fullerene in aqueous solutions. Biochem Biophys Res Commun 2003;303:562-6.
39. Belgorodsky B., Fadeev L., Kolsenik J., Gozin M. Formation of a soluble stable complex between pristine C60-fullerene and a native blood protein. Chembiochem 2006;7:1783-9.
40. Belgorodsky B., Fadeev L., Ittah V. et al. Formation and characterization of stable human serum albumin-tris-malonic acid [C60] fullerene complex. Bioconjug Chem 2005;16:1058-62.
41. Yang S.T., Wang H., Guo L. et al. Interaction of fullerenol with lysozyme investigated by experimental and computational approaches. Nanotechnology 2008;19:395-401.
42. Zhang X.F., Shu C.Y., Xie L. et al.
Protein conformation changes induced by a novel organophosphate-containing water-soluble derivative of a C60 fullerene nanoparticle. J Phys Chem C 2007;111:14327-33.
43. Benyamini H., Shulman-Peleg A.,
Wolfson H.J. et al. Interaction of C„-fullerene
60
and carboxyfullerene with proteins: docking and binding site alignment. Bioconjug Chem 2006;17:378-86.
44. Belgorodsky B., Fadeev L., Kolsenik J., Gozin M. Biodelivery of a fullerene derivative. Bioconjug Chem 2007;18:1095-100.
45. Ueng T.H., Kang J.J., Wang H.W. et al. Suppression of microsomal cytochrome
P450-Dependent monooxygenases and mitochondrial oxidative phosphorylation by fullerenol, a polyhydroxylated fullerene C60. Toxicol Lett 1997;93:29-37.
46. Pastorin G., Marchesan S., Hoebeke J. et al. Design and activity of cationic fullerene derivatives as inhibitors of acetylcholines-teras. Org Biomol Chem 2006;4:2556-62.
47. Iwata N., Mukai T., Yamakoshi Y.N.
et al. Effect of C„, a fullerene, on the
60
activities of glutathione S-transferase and glutathion-related enzymes. Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct 1998; 6:213-26.
48. Innocenti A., Durdagi S., Doostdar N. et al. Nanoscale enzyme inhibitors: fullerenes inhibit carbonic anhydrase by occluding the active site entrance. Bioorg Med Chem 2010;18:2822-8.
49. Marczak R., Hoang V.T., Noworyta K. et al. Molecular recognition of adenine, adenosine and ATP at the air-water interface by a uracil appended fullerene. J Mater Chem 2002;12:2123-9.
50. Ito M., Nakashima N. Design, synthesis and photophysical properties of C60-modified proteins. J Mater Chem 2002;12:2026-33.
51. Желтухин А.О., Чумаков П.М. Повседневные и индуцированные функции генаp53. Усп биол наук 2010;50:447-516.
52. Liang Y., Luo F., Lin Y. et al. C60 affects DNA replication in vitro by decreasing the melting temperature of DNA templates. Carbon 2009;47:1457-65.
53. Kang F., Song G.G. Inhibition of Taq DNA polymerase and DNA exonuclease ExoIII by an aqueous nanoparticle suspension of a bis-methanophosphonate fullerene. Mater Sci Forum 2011;685:345-51.
54. An H., Jin B. DNA exposure to buckminsterfullerene (C60): toward DNA stability, reactivity, and replication. Environ Sci Technol 2011;45:6608-16.
55. Rohs R., West S.M., Sosinsky A. et al. The role of DNA shape in protein-DNA recognition. Nature 2009;461:1248-53.
56. Pinteala M., Dascalu A., Ungurenasu C. Binding fullerenol C60(OH)24 to dsDNA. Int J Nanomed 2009;4:193-9.
57. Shinohara N., Matsumoto K., Endoh S. et al. In vitro and in vivo genotoxicity tests on fullerene C60 nanoparticles. Toxicol Lett 2009;191:289-96.
58. Baker G.L., Gupta A., Clark M.L. et al. Inhalation toxicity and lung toxicokinetics of C60 fullerene nanoparticles and microparticles. Toxicol Sci 2008;101:122-31.
59. Seki M., Fujishima S., Gondo Y. et al. Acute toxicity of fullerene C60 in aquatic organism. Environ Sci 2008;21:53-62.
1 ’2013
