DIFFERENTIAL REGULATION OF THE REACTIVE OXYGEN SPECIES PRODUCTION AND THE MECHANISMS OF TUMOR CELL DEATH BY PARA-BENZOQUINONES
Abstract
It is established that thymoquinone (2-isopropyl-5-methyl-1,4-benzoquinone) and 1,4-benzoquinone regulate the intracellular reactive oxygen species (ROS) production and induce the death of tumor cells by different mechanisms. It is shown that the toxic action of 1,4-benzoquinone is associated with the inhibition of electron transfer in the mitochondrial respiratory chain and with the development of cellular oxidative stress. Thymoquinone initiating a lower level of ROS production in comparison with 1,4-benzoquinone is more toxic to tumor cells. It is established that thymoquinone-induced ROS are involved in the redox signaling processes that lead to the opening of mitochondrial transition pores of high permeability and the activation of the programmed death of cells.
About the Authors
G. G. MARTINOVICH
Belarusian State University
Belarus
Belarus
I. V. MARTINOVICH
Belarusian State University
Belarus
Belarus
A. V. VCHERASHNIAYA
Belarusian State University
Belarus
Belarus
O. I. SHADYRO
Belarusian State University
Belarus
Belarus
S. N. CHERENKEVICH
Belarusian State University
Belarus
Belarus
References
1. Мартинович, Г. Г. Окислительно-восстановительные процессы в клетках / Г. Г. Мартинович, С. Н. Черенкевич. – Минск: БГУ, 2008.
2. Редокс-регуляция клеточной активности: концепции и механизмы / С. Н. Черенкевич [и др.] // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. – 2013. – № 1. – С. 92–108.
3. Jones, D. P. Redox sensing: orthogonal control in cell cycle and apoptosis signaling / D. P. Jones // J. Intern. Med. – 2010. – Vol. 268. – P. 432–448.
4. Мартинович, Г. Г. Редокс-регуляция клеточных процессов: биофизическая модель и эксперимент / Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, С. Н. Черенкевич // Биофизика. – 2011. – Т. 56, № 3. – С. 465–474.
5. Индуктор экспрессии ARE-регулируемых генов фенольный антиоксидант ТС-13 вызывает гибель опухолевых клеток через митохондриально-опосредованный путь / Г. Г. Мартинович [и др.] // Биофизика. – 2015. – Т. 60, № 1. – С. 120–128.
6. Редокс-свойства опухолевых клеток и их пролиферативная активность при действии фенольных антиоксидантов / Г. Г. Мартинович [и др.] // Докл. НАН Беларуси. – 2015. – Т. 59, № 3. – С. 82–87.
7. Мартинович, Г. Г. Редокс-гомеостаз клеток / Г. Г. Мартинович, С. Н. Черенкевич // Успехи физиолог. наук. – 2008. – Т. 39, № 3. – С. 29–44.
8. Terada, L. S. Specificity in reactive oxidant signaling: think globally, act locally / L. S. Terada // J. Cell Biology. – 2006. – Vol. 174. – P. 615–623.
9. Redox regulation of calcium signaling in cancer cells by ascorbic acid involving the mitochondrial electron transport chain / G. G. Martinovich [et. al.] // J. of Biophys. – 2012. – Vol. 2012. – P. 921653.
10. Thymoquinone and its therapeutic potentials / S. Darakhshan [et al.] // Pharmacol. Res. – 2015. – Vol. 95–96. – P. 138–158.
11. The chemical and biological activities of quinones: overview and implications in analytical detection / N. El-Najjar [et al.] / Photochem. Rev. – 2011. – Vol. 10. – P. 353–370.
12. Song, Y. Thermodynamic and kinetic considerations for the reaction of semiquinone radicals to form superoxide and hydrogen peroxide / Y. Song, G. R. Buettner // Free Radic. Biol. Med. – 2010. – Vol. 49, N 6. – P. 919–962.
13. Мартинович, Г. Г. Утилизация пероксида водорода эпителиальными клетками амниона человека / Г. Г. Мартинович, С. Н. Черенкевич // Биомедицинская химия. – 2005. – Т. 51, № 6. – С. 626–633.
14. Nicholls, D. G. Fluorescence measurement of mitochondrial membrane potential changes in cultured cells / D. G. Nicholls // Mitochondrial Bioenergetics: Methods and Protocols / ed.: C. M. Palmeira, A. J. Moreno. – New York, 2012.
15. Kroemer, G. Mitochondrial control of cell death / G. Kroemer, J. C. Reed // Nat. Med. – 2000. – Vol. 6. – P. 513–519.
Review
Views: 1936
Email this article 