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Transient elevation of glycolysis confers radio-resistance by facilitating DNA repair in cells.

BMC cancer (2015-05-01)
Anant Narayan Bhatt, Ankit Chauhan, Suchit Khanna, Yogesh Rai, Saurabh Singh, Ravi Soni, Namita Kalra, Bilikere S Dwarakanath
ZUSAMMENFASSUNG

Cancer cells exhibit increased glycolysis for ATP production (the Warburg effect) and macromolecular biosynthesis; it is also linked with therapeutic resistance that is generally associated with compromised respiratory metabolism. Molecular mechanisms underlying radio-resistance linked to elevated glycolysis remain incompletely understood. We stimulated glycolysis using mitochondrial respiratory modifiers (MRMs viz. di-nitro phenol, DNP; Photosan-3, PS3; Methylene blue, MB) in established human cell lines (HEK293, BMG-1 and OCT-1). Glucose utilization and lactate production, levels of glucose transporters and glycolytic enzymes were investigated as indices of glycolysis. Clonogenic survival, DNA repair and cytogenetic damage were studied as parameters of radiation response. MRMs induced the glycolysis by enhancing the levels of two important regulators of glucose metabolism GLUT-1 and HK-II and resulted in 2 fold increase in glucose consumption and lactate production. This increase in glycolysis resulted in resistance against radiation-induced cell death (clonogenic survival) in different cell lines at an absorbed dose of 5 Gy. Inhibition of glucose uptake and glycolysis (using fasentin, 2-deoxy-D-glucose and 3-bromopyruvate) in DNP treated cells failed to increase the clonogenic survival of irradiated cells, suggesting that radio-resistance linked to inhibition of mitochondrial respiration is glycolysis dependent. Elevated glycolysis also facilitated rejoining of radiation-induced DNA strand breaks by activating both non-homologous end joining (NHEJ) and homologous recombination (HR) pathways of DNA double strand break repair leading to a reduction in radiation-induced cytogenetic damage (micronuclei formation) in these cells. These findings suggest that enhanced glycolysis generally observed in cancer cells may be responsible for the radio-resistance, partly by enhancing the repair of DNA damage.

MATERIALIEN
Produktnummer
Marke
Produktbeschreibung

Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, Hybri-Max, sterile-filtered, BioReagent, suitable for hybridoma, ≥99.7%
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Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, Molecular Biology
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Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, sterile-filtered, BioPerformance Certified, meets EP, USP testing specifications, suitable for hybridoma
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Sigma-Aldrich
HEPES, ≥99.5% (titration)
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Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, anhydrous, ≥99.9%
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Sigma-Aldrich
HEPES, BioPerformance Certified, ≥99.5% (titration), suitable for cell culture
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Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, ≥99.5% (GC), suitable for plant cell culture
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Sigma-Aldrich
Magnesiumchlorid -Lösung, Molecular Biology, 1.00 M±0.01 M
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Sigma-Aldrich
Magnesiumchlorid, ≥98%
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Sigma-Aldrich
Propidiumjodid, ≥94.0% (HPLC)
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Sigma-Aldrich
Kaliumchlorid, Molecular Biology, ≥99.0%
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Sigma-Aldrich
Kaliumchlorid, powder, BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture, ≥99.0%
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Sigma-Aldrich
Ethylendiamintetraessigsäure, ACS reagent, 99.4-100.6%, powder
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Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Ethylendiamintetraessigsäure, anhydrous, crystalline, BioReagent, suitable for cell culture
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Sigma-Aldrich
Ethylendiamintetraessigsäure -Lösung, 0.02% in DPBS (0.5 mM), sterile-filtered, BioReagent, suitable for cell culture
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Sigma-Aldrich
Methylenblau, certified by the BSC
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Sigma-Aldrich
Magnesiumchlorid, powder, <200 μm
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Sigma-Aldrich
Kaliumchlorid -Lösung, BioUltra, Molecular Biology, ~1 M in H2O
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Sigma-Aldrich
HEPES-Pufferlösung, 1 M in H2O
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Sigma-Aldrich
Ethylendiamintetraessigsäure, 99.995% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Methylenblau -Lösung, concentrate according to Ehrlich, concentrated, aqueous solution
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ethylendiamintetraessigsäure, BioUltra, anhydrous, ≥99% (titration)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Dimethylsulfoxid, meets EP testing specifications, meets USP testing specifications
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
HEPES, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.5% (T)
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Sigma-Aldrich
Magnesiumchlorid -Lösung, BioUltra, Molecular Biology, 2 M in H2O
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Sigma-Aldrich
Propidiumjodid -Lösung
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Sigma-Aldrich
β-Nicotinamidadenin-Dinucleotidphosphat Hydrat
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Sigma-Aldrich
Magnesiumchlorid -Lösung, BioUltra, Molecular Biology, ~1 M in H2O
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Sigma-Aldrich
Kaliumchlorid, BioXtra, ≥99.0%
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