K. H. Berneis

The degradation of deoxyribonucleic acid by new tumour inhibiting compounds: The intermediate formation of hydrogen peroxide

Methylhydrazinderivate wie 1-Methyl-2-p-(isopropylcarbamoyl) benzyl-hydrazin-hydrochlorid und 1-Methyl-2-p-allophanoylbenzyl-hydrazin-hydrobromid bewirken unter aeroben Bedingungen einen Viskositätsabfall der wässerigen Lösungen von Desoxyribonucleinsäure. Es wird gezeigt, dass dieser Effekt auf die Bildung von Wasserstoffperoxyd bei der Autoxydation der Methylhydrazinverbindungen zurückzuführen ist. Auf die Analogie zum indirekten Effekt von Röntgenstrahlen wird hingewiesen.

New aspects on the storage of 5-hydroxytryptamine in blood platelets

Blutplättchen verschiedener Spezies speichern 5-Hydroxytryptamin zusammen mit Nukleotiden (hauptsächlich Adenosin- und Guanosin-5′-Triphosphat) und bivalenten Kationen (Ca und Mg) in spezifischen, subzellulären Organellen, welche elektronenoptisch eine starke Osmiophilie aufweisen. Speicherstellen für 5HT scheinen bereits in den Megakaryozyten vorhanden zu sein, da in diesen Zellen nach Zufuhr von exogenem 5HT osmiophile Organellen erscheinen, die denjenigen der Plättchen entsprechen. Die Aufnahme von biogenen Monoaminen durch isolierte Speicherorganellen hängt von der chemischen Struktur der Amine und der Temperarur ab; es bestehen keine Anhaltspunkte für einen aktiven 5HT-Transport. Analystische Ultrazentrifugation des Inhalts von isolierten Speicherorganellen von Kaninchen-Blutplättchen sowie von artifiziellen Lösungen ergibt, dass 5HT wahrscheinlich in Form hochmolekularer, gemischter Aggregate mit Nukleotiden und bivalenten Kationen akkumuliert. Die Bildung solcher Aggregate erklärt die osmotische Stabilität sowie möglicherweise andere biologische Eigenschaften der Speicherorganellen vor allem bezüglich Aufnahme von 5HT und dessen Freisetzung durch gewisse Substanzen, z. B. Tyramin.

A possible mechanism for uptake of biogenic amines by storage organelles: Incorporation into nucleotide-metal aggregates

Analytische Ultrazentrifugation ergibt, dass Adenosin-5′-triphosphat und Guanosin-5′-triphosphat in Gegenwart von Ca und Mg hochmolekulare Aggregate bilden. Die scheinbaren mittleren Molekulargewichte dieser Aggregate nehmen nach Zusatz von 5-Hydroxytryptamin oder Noradrenalin stark zu. Es wird daraus geschlossen, dass Nucleotidaggregate biogene Amine inkorporieren, wobei Nucleotid-Aminaggregate entstehen. Dies erklärt möglicherweise die Aufnahme und Speicherung von biogenen Aminen in nucleotidhaltigen subzellulären Organellen, z.B. von Blutplättchen, Nebennierenmark und noradrenergen Nerven.

Storage of catecholamines in adrenal medullary granules: Formation of aggregates with nucleotides

Abstract The water soluble contents of isolated bovine adrenal medullary granules form micelles of high apparent molecular weight as judged by sedimentation equilibrium experiments. The micellar weights increase with decreasing temperature. Sedimentation velocity experiments on analytical and preparative scale followed by individual determinations of the principal low molecular weight components indicate that the aggregates are mainly composed of adrenalin, noradrenaline and adenosine-5′-triphosphate. It is concluded that in vivo catecholamines and nucleotides are stored together as high molecular weight aggregates which may be further stabilized by proteins.

Interaction of aggregated catecholamines and nucleotides with intragranular proteins.

SummaryAnalytical ultracentrifugation at different sets of conditions in the temperature range between 10 and 34° C shows that mixtures of l-noradrenaline and adenosine-5′-triphosphate in the presence of Ca2+ always sediment jointly, i.e. with only one single schlieren peak together with intragranular expanded proteins obtained from bovine adrenal medulla. In contrast, two schlieren peaks are obtained on addition of a globular protein, such as serum albumin, to l-noradrenaline-Ca2-adenosine-5′-triphosphate mixtures. It is concluded that aggregates of l-noradrenaline and adenosine-5′-triphosphate interact with the expanded proteins present in the catecholamine storage organelles.

Mechanisms of catecholamine accumulation in adrenal chromaffin granules

Abstract According to the above findings, two different process seem to be involved in the storage of CA in adrenal chromaffin granules. The amines are apparently pumped into the organelles by an Mg 2+ /ATP-dependent active mechanism operating at the level of the granular membrane and involving ATPase. This mechanism alone is hardly responsible for the very high content of CA normally present in chromaffin granules. Previous experiments have shown that the maximum noradrenaline concentration reached in isolated granular membranes as a consequence of an active transport amounts to 5 m M (see ref. 1). However, the CA concentration in intact chromaffin granules was calculated to be approximately 500 m M . The buildup of this high concentration is most likely due to the existence of the second mechanism, i.e. the intragranular interaction of the CA with nucleotides such as ATP (which probably preexists in the granules before the amines are stored) and also with chromogranins. This interaction probably reduces the diffusion of CA out of the granules enabling the amine pump to operate against a much higher amine concentration gradient. Preliminary experiments with artificial lipid membranes confirm this view, since addition of ATP and CaCl 2 to noradrenaline or adrenaline solutions decreases the velocity of membrane permeation of the amines probably as a result of a reduction of the concentration of non-aggregated amine. On the other hand, the binding of CA in the organelles is of a dynamic nature and rather loose as indicated by the fluorescence measurements. This reversibility of the storage process allows to be rapidly liberated, e.g. during the release process of CA. The two mechanisms are summarized in Fig. 7 which is a hypothetical model demonstrating the mode of storage of catecholamines in adrenal chromaffin granules.

The influence of chelating agents on the prooxidative effect of a hydrogen peroxide producing methylhydrazine compound.

Es wird gezeigt, dass die Chelatbildner für Eisen, Desferrioxamin B und Äthylendiamintetraacetat (EDTA), den Abbau von Desoxyribonucleinsäure (DNS) durch Wasserstoffperoxid stark hemmen. Dagegen wird der durch eine Wasserstoffperoxid liefernde Methylhydrazinverbindung bewirkte DNS-Abbau vom ersteren Chelatbildner viel weniger gehemmt und vom letzteren sogar verstärkt. Diese Unterschiede zwischen dem Effekt des Wasserstoffperoxids und dem des Wasserstoffperoxid-Bildners können auf das Reduktionsvermögen der Wasserstoffperoxid liefernden Verbindung zurückgeführt werden.

The enhancement of the after effect of ionizing radiation by a cytotoxic methylhydrazine derivative

The cytotoxic methylhydrazine derivative N-isopropyl-p-(2-methylhydrazino-methyl) benzamide hydrochloride (Natulan(R)) degrades DNA in solution by a similar mechanism to ionizing radiation. The combined treatment of DNA with ionizing radiation and with Natulan(R) causes more double breaks of DNA molecules than would be expected from a simple summation of the effects of radiation and of the cytotoxic agent. The synergism between ionizing radiation and Natulan(R) is demonstrated by means of dose-effect curves. To obtain the greatest synergistic effect Natulan(R) has to be added immediately after termination of irradiation. No synergism can be observed between irradiation and a cytotoxic compound of the alkylating type (“Nitrogen Mustard”.) It is suggested that the unstable peroxide products formed during irradiation of DNA are responsible for the synergism between irradiation and Natulan(R).

Synergism between ionizing radiation and a cytotoxic methylhydrazine derivative: Effect on DNA-degradation

Die kombinierte Einwirkung von ionisierender Strahlung und N-Isopropyl-p-(2-methyl-hydrazinomethyl)benzamid hydrochlorid (Natulan®) führt zu einem wesentlich stärkeren Abbau von Desoxyribonucleinsäure (DNS) als auf Grund der linearen Superposition zu erwarten wäre. Der Synergismus ist am ausgeprägtesten, wenn der Zusatz von Natulan unmittelbar nach der Bestrahlung erfolgt. Dieser Effekt kann als Folge der Bildung instabiler Peroxide während der Bestrahlung erklärt werden. Bekanntlich zerfallen die bei der Bestrahlung entstandenen organischen Peroxide zum grössten Teil innerhalb der ersten zwei bis drei Stunden nach der Bestrahlung unter Bildung freier Radikale. Diese können als Startradikale bei der Autoxydation von Natulan wirken und daher den Abbau von DNS beschleunigen.

Interaction of proteins with aggregates of catecholamines and nucleotides: possible biological implications

Aggregates of noradrenaline and adenosine-5′-triphosphate (ATP) sediment jointly with gelatine on analytical ultracentrifugation. The sediumentation rate of this misture is higher than that of gelatine or of the aggregates alone. Furthermore, gelatine causes an increase in volume of the bottom phase which separates in aqueous solutions of ATP, noradrenaline and calcium. These effects are not obtained with the globular protein albumin.It is concluded that gelatine reversibly binds noradrenaline-ATP aggregates. Since the chromogranins have similar physicochemical properties to gelatine, an interaction of these proteins with aggregates of ATP and noradrenaline may be anticipated to occur in the adrenal chromaffin granules.