Effect of selected pyrethroids on concentration of thiol groups in Saccharomyces cerevisiae yeast cell extracts

• Autorzy: Krzepiłko A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wybranych pyretroidów na stężenie grup tiolowych w ekstraktach z komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Pyrethroids are esters of primary or secondary alcohols containing at least one double bond and chrysanthemic acid (2,2-dimethyl-3-(2-methylpropenyl)-cyclopropanecarboxylic acid). Pyrethroids are insecticides whose typical mechanism of action is the blocking of ion channels in the nervous system of insects. These compounds also have non-specific effects on other organisms. They cause abnormal metabolic processes, affect the activity of various enzymes and can have genotoxic effects. These non-specific effects of pyrethroids may involve free radical generation. The aim of this study was to assess changes in the content of thiol groups in Saccharomyces cerevisiae yeast cell extracts. The cells were cultivated on YPG medium to the logarithmic or stationery phase and incubated for two hours with various concentrations of the pyrethroids bifenthrin, cypermethrin and deltamethrin. Then extracts were prepared from the yeast cells and their thiol group content was determined using Ellman's reagent (DTNB). Concentration of thiol groups was expressed as mM of GSH equivalent. It was found that incubating yeast cells with pyrethroids caused a reduction in concentration of thiol groups in the extracts. Subsequently the yeast cells were stained to test for the presence of reduced glutathione using the fluorescent stain mBCl. Incubating the cells with pyrethroids caused a decrease in fluorescence intensity, which suggests a decreased concentration of reduced glutathione. The results obtained suggest that changes in concentration of thiol groups can be a useful oxidative stress marker in studies on pyrethroid toxicity.

PL

Pyretroidy, zaliczane do insektycydów, są estrami alkoholi pierwszo- lub drugorzędowych zawierających przynajmniej jedno wiązanie podwójne i kwasu chryzantemowego [kwasu 3-(2,2-dimetylowinylo)-2,2-dimetylo cyklopropanokarboksylowego]. Typowy mechanizm działania pyretroidów polega na blokowaniu kanałów jonowych w układzie nerwowym owadów. Związki te oddziałują niespecyficznie także na inne organizmy i powodują nieprawidłowe procesy metaboliczne, wpływają na aktywność różnych enzymów, mogą oddziaływać genotoksycznie. Te niespecyficzne skutki działania pyretroidów mogą być powiązane z generowaniem wolnych rodników. Celem prezentowanej pracy było określenie zmian zawartości grup tiolowych w ekstraktach z komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae. Komórki drożdży hodowano na pożywce YPG do fazy logarytmicznej lub stacjonarnej, inkubowano z różnymi stężeniami pyretroidów: bifentryny, cypermetryny i deltametryny przez dwie godziny. Następnie przygotowano ekstrakty z komórek drożdży i oznaczono w nich zawartość grup tiolowych za pomocą odczynnika Ellmana zawierającego DTNB. Stężenie grup tiolowych wyrażono w ekwiwalencie mM GSH. Stwierdzono, że inkubacja komórek drożdży z pyretroidami powoduje obniżenie stężenia grup tiolowych w ekstraktach. Następnie wykonano barwienie komórek drożdży na obecność zredukowanego glutationu barwnikiem fluorescencyjnym mBCl. Inkubacja komórek z pyretroidami powodowała zmniejszenie intensywności fluorescencji, co sugeruje obniżenie stężenia zredukowanego glutationu. Uzyskane wyniki sugerują, że zmiany stężenia grup tiolowych mogą być przydatnym markerem stresu oksydacyjnego w badaniach nad toksycznością pyretroidów.

Słowa kluczowe

EN

pyrethroids; yeast; thiol group

PL

pyretroidy; drożdże; grupy tiolowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 14, nr 10
• Strony: 1103--1109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab.

Twórcy

autor

Krzepiłko A.

• Faculty of Agricultural Sciences in Zamość, University of Agriculture in Lublin, ul. Szczebrzeska 102, 22-400 Zamość,

Bibliografia

• [1] Banerjee B.D., Seth V. and Ahmed R.S.: Pesticide-induced oxidative stress: perspectives and trends, Environ Health., 2001, 16(1), 1-40.
• [2] Giray B., Gurbay A. and Hincal F.: Cypermethrira-induced oxidative stress in rat brain and liver is prevented by vitamin E or allopurinol, Toxicol. Lett., 2001, 118(3), 139-146.
• [3] Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie, PWN, Warszawa 2003, 447 pp. (in Polish).
• [4] Penninckx M:. A short review on the role of glutathione in the response of yeasts to nutritional, environmental, and oxidative stresses, Enzyme Microb. Technol., 2000, 26, 737-742.
• [5] Penninckx M.: An overview on glutathione in Saccharomyces versus non-conventional yeasts, FEMS Yeast Res., 2002, 2(3), 295-305.
• [6] Różański L.: Vademecum pestycydów, Agra-Enviro Lab., Poznań 1996 (in Polish).
• [7] Gabbianelli R., Falcioni G., Nasuti C. and Cantalamessa F.: Cypermethrin - induced plasma membrane perturbation on erythrocytes from rats: reduction of fluidity in the hydrophobic core and glutathione peroxidase activity, Toxicology, 2002, 175, 91-101.
• [8] Biliński T., Krawiec Z., Liczmański A. and Litwińska J.: Is hydroxyl radical generated by the Fenton reaction in vivo?, Biochem. Biophys. Res. Commun., 1985, 130(2), 533-539.
• [9] Lowry O.H., Rosebrough W.J., Farr A.L. and Randall R.J.: Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1951, 193, 265-275.
• [10] Oksvold M.P., Skarpen E., Widerberg J. and Huitfeldt H.S.: Fluorescent histochemical techniques for analysis of intracellular signaling, J. Histochem. Cytochem., 2002, 50(3), 289-303.
• [11] Ublacker G.A., Johnson J.A., Siegel F.L. and Mulcahy R.T.: Influence of Glutathione S-Transferases on Cellular Glutathione Determination by Flow Cytometry Using Monochlorobimane. Cancer Res., 1991, 51(7), 1783-1788.
• [12] Fortuniak A., Zadzinski R., Bilinski T. and Bartosz G.: Glutathione depletion in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Biochem. Mol. Biol. Int., 1996, 38(5), 901-910.
• [13] Jakubowski W., Bilinski T. and Bartosz G.: Oxidative stress during aging of stationary cultures of the yeast Saccharomyces cerevisiae, Free Radical Biol. Med., 2000, 28(5), 659-664.
• [14] Krzepiłko A. and Święciło A.: The influence of selected pyrethroid on the growth and number of ń-mutants in Saccharomyces cerevisiae yeast. Polish J. Environ. Stud., 2007, 16(3), 403-406.
• [15] Krzepiłko A.: Effect of deltamethrin on the antioxidant system of Saccharomyces cerevisiae yeast, Ecol. Chem. Eng., 2007, 14(2), 191-196.
• [16] Krzepiłko A. and Święciło A.: The effect of selected pyrethroids on the total antioxidant capacity of yeast cell extracts, unpublished data, 2007.
• [17] Netto L.E.S., Chae H.Z., Kang S.W., Rhee S.G. and Stadtman E.R.: Removal of hydrogen peroxide by thiol - specific antioxidant enzyme (TSA) is involved with its antioxidant properties. TSA possesses thiol peroxides activity. J. Biol. Chem., 1996, 271(26), 15315-15321.
• [18] Pedrajas J.R., Kosmidou E., Miranda-Vizuete A., Gustafsson J. A., Wright A. P. and Spyrou G.: Identification and functional characterization of a novel mitochondrial thioredoxin system in Saccharomyces cerrevisiae. J. Biol. Chem., 1999, 274, 6366-6373.
• [19] Żądziński R., Maszewski J. and Bartosz G.: Transport of glutathione S-conjugates in the yeasts Saccharomyces cerevisiae. Celi Biol. Int., 1996, 20(5), 325-330.
• [20] Sugiyama K., Kawamura A., Izawa S. and Inoue Y.: Role of glutathione in hear-shock-induced cell death of Saccharonryces cerevisiae, Biochem J., 2000, 15; 352, Pt 1: 71-78.
• [21] Elskens M.T. and Penninckx M.J.: Thiuram and dimethyldithiocarbamic acid interconversion in Saccharomyces cerevisiae: a possible metabolic pathway under the control of the ghrtathione redox cycle. Appl. Environ. Microbiol., 1997, 63(7), 2857-2862.
• [22] Kostaropoulos L, Papadopoulos A., Metaxakis A., Boukouvala E. and Papadopoulou-Mourkidou E.: Clutathione S-transferase in the defence against pyrethroids in insects. Insect Biochem. Mol. Biol., 2001, 31, 313-319.