Mitochondria-independent morphological and biochemical apoptotic alterations promoted by the anti-tumor agent bleomycin in Saccharomyces cerevisiae

摘要

Bleomycin is a highly potent cytotoxic and genotoxic agent used in the chemotherapy of various types of tumors. It is a radiomimetic anticancer drug that produces single- and double-stranded DNA breaks in a catalytic way. Using Saccharomyces cerevisiae as a model system, we show that when a high amount of bleomycin molecules is internalized (100μmol/L), morphological changes identical to those usually associated with apoptosis, i.e., a sub-G₁ region peak, chromatin condensation, and very rapid DNA fragmentation into oligonucleosomal-sized fragments, are observed. The known bleomycin inhibitors cobalt and EDTA were able to prevent bleomycin nucleasic activity and thus apoptotic cell death. However, both oligomycin, a potent inhibitor of the mitochondial F₀F₁-ATPase, and antimycin, a drug affecting mitochondria respiration, were unable to prevent the bleomycin-induced apoptotic-like cell death. These results suggest that high bleomycin concentrations induce an apoptosis-like mitochondria-independent cell death in yeast.La bléomycine est un agent cytotoxique et génotoxique très puissant utilisé en chimiothérapie antitumorale. Il s'agit d'une drogue radiomimétique qui produit façon catalytique, des coupures simples et double brin de l'ADN. À l'aide de Saccharomyces cerevisiae comme modèle cellulaire, nous démontrons ici que lorsqu'une grande quantité de molécules de bléomycine est internalisée (100 μmol/L), on observe des changements morphologiques identiques à ceux qu'on associe à l'apoptose, i.e. apparence d'un pic dans la région sub-G1, condensation de chromatine et fragmentation très rapide d'ADN en oligo-nucléosomes. Le cobalt et l'EDTA, des inhibiteurs connus de la bléomycine, sont capables d'inhiber l'activité nucléasique de la bléomycine et la mort par apoptose. En revanche, l'oligomycine, un puissant inhibiteur de la F₀F₁-ATPase mitochondriale, ou l'antimycine, une drogue qui affecte la respiration mitochondriale, ne sont pas capables de prévenir la mort cellulaire ressemblant à l'apoptose induite par la bléomycine. Ces résultats suggèrent que de fortes concentrations de bléomycine induisent chez la levure une mort cellulaire qui ressemble à l'apoptose mais qui est indépendante des systèms mitochondriaux.