Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 6, листопад-грудень, c. 76-86

doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.06.076

Властивості альфа-L-фукозидази із сироватки крові пацієнтів із гепатоцелюлярною карциномою та її цитотоксичний ефект на деякі лінії ракових клітин

04.01.2022   Uncategorized   No comments

Z. M. A. A. Hamodat

University of Mosul, College of Science, Chemistry Department, Mosul – Iraq;
e-mail: zahraahamodat@uomosul.edu.iq

Отримано: 07 липня 2021; Затверджено: 12 листопада 2021

Альфа-L-фукозидаза (FUCA) це ензим, що розщеплює фукозильовані глікани і визнаний пухлинним маркером, пов’язаним із раннім виявленням деяких видів раку. Метою цього дослідження було очистити та охарактеризувати альфа-L-фукозидазу із сироватки крові пацієнтів із гепатоцелюлярною карциномою (ГЦК) та оцінити її токсичний ефект щодо гепатоцелюлярної карциноми HepG2, клітинних ліній раку передміхурової залози PC3 та стандартної лінії гепатоцитів WRL-68. Для визначення чистоти виділеної альфа-L-фукозидази та оцінки її молекулярної маси використовували SDS-ПААГ електрофорез. Очищення FUCA проводили в три стадії: осадження сульфатом амонію, іонообмінна хроматографія на DEAE-целюлозі, гель-фільтрація на Sephadex G-75. У результаті було виділено ензим із 27,5-кратним очищенням, питомою активністю 14 од/мг і виходом 54%. Показано, що FUCA, отримана із сироватки крові пацієнтів із ГЦК, виявляла більш токсичний ефект на клітини HepG2 (IC50 65,74 мкг/мл), ніж на клітини раку передміхурової залози PC3 (IC50 111,5 мкг/мл) та менш токсичний ефект щодо клітин гепатоцитів WRL-68 (IC50 214,5 мкг/мл). Ми можемо зробити висновок, що інгібуючий ефект очищеного FUCA на гепатоцелюлярну карциному більше, ніж його вплив на клітини раку передміхурової залози. Крім того, очищену FUCA можна використовувати в дослідженнях щодо розробки протипухлинних препаратів при раку печінки.

Ключові слова: , , , ,

Посилання:

  1. Montaser MF, Sakr MA, Khalifa MO. Alpha-L-fucosidase as a tumour marker of hepatocellular carcinoma. Arab J Gastroenterol. 2012;13(1):9-13. PubMed, CrossRef
  2. Sharafelldin H, Morsy A, Elghobary H, Osman E, Rady N. Association between TNF-α, Interleukin-18 Polymorphisms and Risk of Hepatocellular Carcinoma in Egyptian patients. Asian Pac J Cancer Prev. 2021;22(3):887-891. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Wolf E, Rich NE, Marrero JA, Parikh ND, Singal AG. Use of Hepatocellular Carcinoma Surveillance in Patients With Cirrhosis: A Systematic Review and Meta-Analysis. Hepatology. 2021;73(2):713-725. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Zhang SY, Lin BD, Li BR. Evaluation of the diagnostic value of alpha-l-fucosidase, alpha-fetoprotein and thymidine kinase 1 with ROC and logistic regression for hepatocellular carcinoma. FEBS Open Bio. 2015;5:240-244. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Miyoshi E, Moriwaki K, Nakagawa T. Biological function of fucosylation in cancer biology. J Biochem. 2008;143(6):725-729. PubMed, CrossRef
  6. Baumann H, Nudelman E, Watanabe K, Hakomori S. Neutral fucolipids and fucogangliosides of rat hepatoma HTC and H35 cells, rat liver, and hepatocytes. Cancer Res. 1979;39(7 Pt 1):2637-2643. PubMed CrossRef
  7. Otero-Estévez O, Martínez-Fernández M, Vázquez-Iglesias L, de la Cadena MP, Rodríguez-Berrocal FJ, Martínez-Zorzano VS. Decreased expression of alpha-L-fucosidase gene FUCA1 in human colorectal tumors. Int J Mol Sci. 2013;14(8):16986-16998. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8.  Shah M, Telang S, Raval G, Shah P, Patel PS. Serum fucosylation changes in oral cancer and oral precancerous conditions: alpha-L-fucosidase as a marker. Cancer. 2008;113(2):336-346. PubMed, CrossRef
  9. Zhao YJ, Ju Q, Li GC. Tumor markers for hepatocellular carcinoma. Mol Clin Oncol. 2013;1(4):593-598. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Zhu J, Jiang F, Ni HB, Xiao MB, Chen BY, Ni WK, Lu CH, Ni RZ. Combined analysis of serum γ-glutamyl transferase isoenzyme II, α-L-fucosidase and α-fetoprotein detected using a commercial kit in the diagnosis of hepatocellular carcinoma. Exp Ther Med. 2013;5(1):89-94. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Khunsook  S, Bean BS, McGowan SR, Alhadeff JA. Purification and characterization of plasma membrane-associated human sperm alpha-L-fucosidase. Biol Reprod. 2003;68(3):709-716. PubMed, CrossRef
  12. Shuang Z, Mao Y, Lin G, Wang J, Huang X, Chen J, Duan F, Li S. Alpha-L-Fucosidase Serves as a Prognostic Indicator for Intrahepatic Cholangiocarcinoma and Inhibits Its Invasion Capacity. Biomed Res Int. 2018;2018:8182575. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Chen D, Xing N, Cui Z, Zhang C , Zhang Z, Li D, Yan L. The Value of Preoperative Alpha-L-Fucosidase Levels in Evaluation of Malignancy and Differential Diagnosis of Urothelial Neoplasms. J Oncol. 2020;2020:6723616. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Cheng TC, Tu SH, Chen LC, Chen MY, Chen WY, Lin YK, Ho CT, Lin SY , Wu CH , Ho YS. Down-regulation of α-L-fucosidase 1 expression confers inferior survival for triple-negative breast cancer patients by modulating the glycosylation status of the tumor cell surface. Oncotarget. 2015;6(25):21283-21300. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Gan Y, Lian Q, Song X. Diagnostic value of alpha-L-fucosidase for hepatocellular carcinoma: a meta-analysis. Tumour Biol. 2014;35(5):3953-3960. PubMed, CrossRef
  16. Yu X, Zhang R, Yang T, Zhang M, Xi K, Lin Y, Wen Y, Wang G, Huang Z, Zhang X, Zhang L. Alpha-l-fucosidase: a novel serum biomarker to predict prognosis in early stage esophageal squamous cell carcinoma. J Thorac Dis. 2019;11(9):3980-3990. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Villar E, Calvo P, Cabezas JA. Comparative studies on blood serum alpha-L-fucosidases from several mammalian species. Comp Biochem Physiol B. 1978;60(4):459-461. PubMed, CrossRef
  18. DiCioccio RA, Barlow JJ, Matta KL. Substrate specificity and other properties of alpha-L-fucosidase from human serum. J Biol Chem. 1982;257(2):714-718. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Seo HC, Willems PJ, Kretz KA, Martin BM, O’Brien JS. Fucosidosis: four new mutations and a new polymorphism. Hum Mol Genet. 1993;2(4):423-429. PubMed, CrossRef
  20.  Dong S, Chang Y, Shen J, Xue C, Chen F. Purification, expression and characterization of a novel α-l-fucosidase from a marine bacteria Wenyingzhuangia fucanilytica. Protein Expr Purif. 2017;129:9-17. PubMed, CrossRef
  21. Liu SW, Li YK. Expression, Purification and Characterization of Human α‐l‐Fucosidase. J Chin Chem Soc. 2009;56(4):850-858.  CrossRef
  22. Li C, Qian J, Lin JS. Purification and characterization of alpha-L-fucosidase from human primary hepatocarcinoma tissue. World J Gastroenterol. 2006;12(23):3770-3775. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. Huang W, Li X. Significance of fucose expression in lung carcinoma and their brain metastases. Zhonghua Bing Li Xue Za Zhi. 2000;29(4):259-262. PubMed
  24. Khunsook S, Alhadeff JA, Bean BS. Purification and characterization of human seminal plasma alpha-L-fucosidase. Mol Hum Reprod. 2002;8(3):221-227. PubMed, CrossRef
  25. Delacadena M, Fernandez J, Decarlos A, Martinezzorzano V, Gilmartin E, Rodriguezberrocal F. Low levels of alpha-L-fucosidase activity in colorectal cancer are due to decreased amounts of the enzymatic protein and are related with Dukes’ stage. Int J Oncol. 1996;9(4):747-754. PubMed, CrossRef
  26. El-Houseini ME, EL Sherbiny M,  El-Din Awad MM, Amer MA, El Din AH, Hussein TD. Serum alpha-L-fucosidase enzyme activity as a marker for hepatocellular carcinoma: comparison with AFP using ROC analysis. J Egypt Nat Cancer Inst. 2001;13(4):227-283.
  27. Berteau O, McCort I, Goasdoué N, Tissot B, Daniel R. Characterization of a new alpha-L-fucosidase isolated from the marine mollusk Pecten maximus that catalyzes the hydrolysis of alpha-L-fucose from algal fucoidan (Ascophyllum nodosum). Glycobiology. 2002;12(4):273-282. PubMed, CrossRef
  28. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72(1-2):248-254. PubMed, CrossRef
  29. Barros RM, Ferreira CA, Silva SV, Malcata FX. Quantitative studies on the enzymatic hydrolysis of milk proteins brought about by cardosins precipitated by ammonium sulfate. Enzyme Microb Technoly. 2001;29(8-9):541-547.
  30. De Jong JW , Keijzer E, Uitendaal MP, Harmsen E. Further purification of adenosine kinase from rat heart using affinity and ion-exchange chromatography. Anal Biochem. 1980;101(2):407-412. PubMed, CrossRef
  31. Daddona PE, Kelley WN. Human adenosine deaminase. Purification and subunit structure. J Biol Chem. 1977;252(1):110-115. PubMed
  32. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970;227(5259):680-685. PubMed, CrossRef
  33. Johnson SW, Piesecki S, Wang RF, Damjanov I, Alhadeff JA. Analysis of purified human liver alpha-L-fucosidase by western-blotting with lectins and polyclonal and monoclonal antibodies. Biochem J. 1992;282(Pt 3):829-834. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Alhadeff JA, Khunsook S, Choowongkomon K, Baney T, Heredia V, Tweedie A, Bean B. Characterization of human semen alpha-L-fucosidases. Mol Hum Reprod. 1999;5(9):809-815. PubMed, CrossRef
  35. Alhadeff JA, Janowsky AJ. Purification and properties of human brain alpha-L-fucosidase. J Neurochem. 1977;28(2):423-427. PubMed, CrossRef
  36. Giardina MG, Matarazzo M, Varriale A, Morante R, Napoli A, Martino R. Serum alpha-L-fucosidase. A useful marker in the diagnosis of hepatocellular carcinoma. Cancer. 1992;70(5):1044-1048. PubMed, CrossRef
  37. Giardina MG, Matarazzo M, Morante R, Lucariello A, Varriale A, Guardasole V, De Marco G. Serum alpha-L-fucosidase activity and early detection of hepatocellular carcinoma: a prospective study of patients with cirrhosis. Cancer. 1998;83(12):2468-2474. PubMed
  38. Deugnier Y, David V, Brissotv P, Mabo P, Delamaire D, Messner M, Bourel M, Legall JY. Serum alpha-L-fucosidase: a new marker for the diagnosis of primary hepatic carcinoma? Hepatology. 1984;4(5):889-892. PubMed, CrossRef
  39. Bukofzer S, Stass PM, Kew MC, de Beer M, Groeneveld HT. Alpha-L-fucosidase as a serum marker of hepatocellular carcinoma in southern African blacks. Br J Cancer. 1989;59(3):417-420. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  40. Leray G, Deugnier Y, Jouanolle AM, Lehry D, Bretagne JF, Campion JP, Brissot P, Le Treut A. Biochemical aspects of alpha-L-fucosidase in hepatocellular carcinoma. Hepatology. 1989;9(2):249-252. PubMed, CrossRef
  41. Moteki H, Hibasami H, Yamada Y, Katsuzaki H, Imai K, Komiya T. Specific induction of apoptosis by 1,8-cineole in two human leukemia cell lines, but not a in human stomach cancer cell line. Oncol Rep. 2002;9(4):757-760.  PubMed
  42. Calabrese EJ, Baldwin LA. Hormesis: the dose-response revolution. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2003;43:175-197. PubMed, CrossRef
  43. Hamodat ZMA. Study of serum adenosine deaminase-2 (ADA-2) activity in rheumatoid arthritis. Basrah J Sci. 2021;39(1):119-134.
  44. Arshad N, Neubauer C, Hasnain S, Hess M. Peganum harmala can minimize Escherichia coli infection in poultry, but long-term feeding may induce side effects. Poult Sci. 2008;87(2):240-249. PubMed,  CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.