(1) S-Nitrosothiole werden in vivo gebildet und sind an der NO-Signalübertragung beteiligt. In der vorliegenden Arbeit wurde in vitro die Schwefel-Stickstoff Transnitrosierung von S-Nitrosocystein (CysNO), S-Nitrosoglutathion (GSNO), S-Nitrosohomocystein (HCysNO), S-Nitrosocysteinylglycin (CGNO) und S-Nitroso-N-Acetylcystein (NACysNO) in der Reaktion mit dem sekundären Amin Diethanolamin (DEA) untersucht. Das resultierende N-Nitrosodiethanolamin (N-DEA), ein starkes Karzinogen, wurde ausgehend von CysNO und CGNO in Ausbeuten bis zu 11% gebildet. Hingegen war die Transnitrosierungsaktivität der anderen S-Nitroso-Verbindungen schwach ausgeprägt. Jedoch beschleunigte die Zugabe von L-Cystein zu einer Lösung von HCysNO und DEA den Abbau von HCysNO und führte zu einer signifikanten Bildung von N-DEA, die durch die gleichzeitige Entstehung von CysNO begleitet wurde. Somit können reaktive Nitrosothiole aus weniger reaktiven Analogen durch eine Schwefel-Schwefel-Transnitrosierung gebildet werden. Es wird vermutet, dass eine derartige Interaktion in vivo die NO-Signalübertragung beeinflusst. Diese Reaktion bietet einen alternativen Mechanismus zur Bildung von karzinogenen N-Nitrosoderivaten. NO· wird in den Zellen durch NO-Synthasen (NOS) gebildet. NO· und S-Nitrosothiole können möglicherweise mit O2 und O2·- zu Oxidantien wie N2O3 und ONOO.- reagieren. Diese modifiziern eine Vielzahl von Proteinen.
(2) mikrosomale Glutathion S-transferase (mGST) ist ein Mitglied innerhalb der Familie membranegebundener, multifunktionaler Proteine, welche an der zellulären Entgiftung von Xenobiotica und reaktiven Verbindungen endogenen Ursprungs beteiligt sind. Die mGST wurde hinsichtlich ihrer Aktivität sowie Aktivierung/Inhibierung durch N-Ethylmaleimid (NEM), CysNO oder Peroxynitrit charakterisiert. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß des S-Nitrosothiols, CysNO und Peroxynitrit auf die Aktivität von mikrosomaler Schweinnieren- und cytosolischer Rattenleber GST untersucht. NEM verursachte eine 5-fache Aktivierung der Rattenleber- bzw. 14%ige Inhibierung der Schweinnieren- mGST. Inkubation der Schweinnieren- mGST mit CysNO führte zu einer 9%igen Inhibierung, während die Rattenleber- mGST eine 2-fache Aktivierung zeigte. Exposition beider mGST-Formen mit Peroxynitrit resultiert in einer 23%igen Inhibierung bzw. in einer 2,2-fachen Aktivierung. Bemerkenswert ist, dass in Nieren mGST keine Stimulierung mit N-ethylmaleimid gesehen werden konnte. Schweinnieren- mGST und cytosolische GST der Rattenleber zeigten unterschiedliche Empfindlichkeiten gegenüber ONOO- und S-Nitrosothiolen.
(3) Der Einfluss des Homocysteins (HCys) auf die Stabilität von CysNO wurde im Serum- und in Phosphat-Puffer studiert. Ohne HCys wurde CysNO im Serum mit einer Halbwertszeit von weniger als 2,5 Minuten vollstän dig zerlegt, während die Halbwertszeit der S-Nitrosothiole auf 5 Minuten erhöht wurde, nachdem verschiedene Konzentration des Homocysteins der Mischung hinzugefügt wurden. Wenn CysNO in 10 mM Phosphat-Puffer bei pH 7 und 37°C inkubiert wurde, zerfielt es mit einer Halbwertszeit von 10 Minuten, wohingegen die Halbwertszeit des S-Nitrosothiols in der Gegenwart verschiedener Konzentrationen von Homocystein auf 80 min anstiegt. Daher erhöht der Transfer von NO-gruppen von S-Nitrosothiolen auf freie Thiole wie HCys die Stabilität von NO. Die überschüssige Zugabe von HCys zu CysNO fördert die Bildung von HcysNO sowohl in humanen Serum als auch in Pufferlösung. Dies kann wichtige physiologische und pharmakologische Bedeutungen haben.
(1) S-Nitrosothiols are formed in vivo and are involved in NO· signalling. In the present thesis the sulfur-to-nitrogen transnitrosation activity of S-nitrosocysteine (CysNO), S-nitrosoglutathione (GSNO), S-nitrosohomocysteine (HCysNO), S-nitrosocysteinylglycine (CGNO) and S-nitroso-N-acetylcysteine (NACysNO) in their reaction with the secondary amine diethanolamine (DEA) was investigated in vitro. The resulting N-nitrosodiethanolamine (N-DEA), a strong carcinogen, was formed in yields of up to 11% from CysNO and CGNO, whereas the transnitrosation activity of the other S-nitroso compounds was weak. However, the addition of L-cysteine to a solution of HCysNO and DEA accelerated the decomposition of HCysNO and led to a significant formation of N-DEA accompanied by the intermediate generation of CysNO. Thus, reactive nitrosothiols can be formed from less reactive analogs via sulfur-to-sulfur transnitrosation. It may be suggested that such interaction can affect NO· trafficking in vivo. The reaction provides an alternative mechanism for a generation of carcinogenic N-nitroso derivatives. NO· is produced in cells by nitric oxide synthases (NOS). NO· and S-nitrosothiols may react with O2 and O2·- to yield oxidants such as N2O3 and ONOO-. These oxidants may modify variety of proteins. (2) Microsomal glutathione S-transferase (mGST) is the membrane-bound member of the family of multifunctional proteins, involved in the cellular detoxification of xenobiotics and reactive endogenous compounds. The mGST has been characterized with regard to its activity profiles as well as activation/inhibition by N-ethylmaleimide (NEM), CysNO, or peroxynitite. In the present study, the influence of the S-nitrosothiol; CysNO and peroxynitrite on pig kidney microsomal and rat liver cytosolic GST activity was investigated. NEM caused 5-fold activation and 14% inhibition, of rat liver and pig kidney microsomal mGST, respectively. Incubation of pig kidney mGST with CysNO led to 9% inhibition, while the rat liver mGST showed 2-fold activation. Exposure of the pig kidney and rat liver mGST to peroxynitrite resulted in 23% inhibition and 2.2-fold activation, respectively. It is remarkable that in kidney mGST no stimulation with N-ethylmaleimide could be seen. Pig kidney mGST and rat liver cytosolic glutathione S-transferase showed different sensitivities towards ONOO- and S-nitrosothiols. (3) The influence of homocysteine (HCys) on the stability of CysNO in serum and phosphate buffer was studied. Without HCys, CysNO had decomposed completely in serum with a half-life of less than 2.5 min, whereas the half-life of S-nitrosothiols was increased to 5 min, when various concentration of homocysteine was added to mixture. When CysNO was incubated in 10 mM phosphate buffer, pH 7.0 at 37°C, CysNO decomposed with a half-life of 10 min, whereas the half-life of S-nitrosothiols was increased to 80 min in the presence of various concentration of homocysteine.
Therefore, the transfer of NO group from S-nitrosothiols to free thiols such as HCys strongly promoted the stability of NO. The excess addition of HCys to CysNO favours the formation HCysNO in both human serum and buffer. This may have important physiological and pharmacological implications.