Institute for Medical Research and Occupational Health
Doi
Abstract
Current research has shown that several imidazolium and chlorinated bispyridinium oximes are cytotoxic and activate different mechanisms or types of cell death. To investigate this further, we analysed interactions between these oximes and acetylcholine receptors (AChRs) and how they affect several signalling pathways to find a relation between the observed toxicities and their effects on these specific targets. Chlorinated bispyridinium oximes caused time-dependent cytotoxicity by inhibiting the phosphorylation of STAT3 and AMPK without decreasing ATP and activated ERK1/2 and p38 MAPK signal cascades. Imidazolium oximes induced a time-independent and significant decrease in ATP and inhibition of the ERK1/2 signalling pathway along with phosphorylation of p38 MAPK, AMPK, and ACC. These pathways are usually triggered by a change in cellular energy status or by external signals, which suggests that oximes interact with some membrane receptors. Interestingly, in silico analysis also indicated that the highest probability of interaction for all of our oximes is with the family of G-coupled membrane receptors (GPCR). Furthermore, our experimental results showed that the tested oximes acted as acetylcholine antagonists for membrane AChRs. Even though oxime interactions with membrane receptors need further research and clarification, our findings suggest that these oximes make promising candidates for the development of specific therapies not only in the field of cholinesterase research but in other fields too, such as anticancer therapy via altering the Ca2+ flux involved in cancer progression.Praćenjem učinka odabranih imidazolijevih i kloriranih bispiridinijevih oksima utvrđeno je da uzrokuju citotoksičnost i aktiviraju različite mehanizme ili tipove stanične smrti. Kako bismo to detaljnije istražili, analizirali smo aktivaciju nekoliko signalnih putova, kao i interakcije acetilkolinskih receptora (AChR) s navedenim oksimima te procijenili može li se opaženi toksični učinak objasniti njihovim utjecajem na ove specifične mete. Rezultati su pokazali da su klorirani bispiridinijevi oksimi prouzročili vremenski-ovisnu citotoksičnost, bez smanjenja razine ATP-a uz aktivaciju ERK1/2 i p38 MAPK-vezanih signalnih kaskada i inhibiciju fosforilacije STAT3 i AMPK proteina. Imidazolijevi oksimi djelovali su vremenski neovisno, uz značajno smanjenje razine ATP-a i inhibiciju ERK1/2 signalnog puta te fosforilaciju p38 MAPK, AMPK i ACC proteina. Navedeni signalni putovi obično se aktiviraju ili promjenom unutarnjega staničnog statusa, osobito energetskoga, ili vanjskim signalima, što upućuje na moguće interakcije oksima s nekim membranskim receptorima. Zanimljivo, in silico analizom procijenjeno je da je najvjerojatnija interakcija testiranih oksima s porodicom G-protein-spregnutih membranskih receptora (GPCR). K tomu, eksperimentalno je potvrđeno da testirani oksimi djeluju kao mogući antagonisti acetilkolina za vezanje na membranske AChR, potvrđujući tako i računalnu in silico procjenu. Iako interakcije ispitanih oksima s membranskim receptorima treba dodatno potvrditi, takve bi ih interakcije učinile kandidatima za razvoj specifičnih terapija u drugim područjima istraživanja, osim u istraživanjima povezanima s kolinesterazama, npr. kao moguće protutumorske lijekove, putem utjecaja na fluks iona Ca2+ uključenoga u progresiju tumora
