26. Tagung der Gesellschaft für Umwelt - Mutationsforschung e.v.

Transkript

1 26. Tagung der Gesellschaft für Umwelt - Mutationsforschung e.v. DNA-Schadensantwort und Gentoxizität 28. Februar 2. März 2012 Universitätsmedizin Mainz

2 Wir danken folgenden Firmen für Ihre großzügige Unterstützung:

3 Übersicht des Geländes der Universitätsmedizin Mainz 301 Haupteingang 304 Kasino, Café 605 I. - III. Med. Klinik, Café 708 Forschungs- und Verfügungsgebäude Großer Hörsaal der Pathologie - Tagungsort Klinisch-Theoretische Institute - Institut für Toxikologie öffentliche Tiefgarage, Ladenpassage

4 Grußwort Die 26. Jahrestagung der Gesellschaft für Umwelt-Mutationsforschung e.v. (GUM) ist dem Thema DNA Schadensantwort und Gentoxizität gewidmet. Vor 24 Jahren, im Oktober 1988, fand eine Tagung der GUM in Mainz statt, an die ich mich noch gut erinnere. GUM- Preisträger wurde Professor Rieger, der für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Chromosomenmutationsforschung ausgezeichnet wurde. Als langjähriger Mitarbeiter von Rieger kann ich mich sehr gut an den Stand der Chromosomen-Mutationsforschung zu diesem Zeitpunkt erinnern und feststellen, dass sich viel auf diesem wie auch auf anderen Gebieten der Mutationsforschung getan hat: aus der deskriptiven Analyse von Vorgängen der Mutagenese und Clastogenese ist Ursachenforschung mit vielen neuen molekular- und zellbiologischen Methoden geworden, die das klassische Methodenspektrum ergänzen. Eine wichtige Erfindung war die von H2AX als extrem sensitiver Marker für DNA-Schäden und Reparatur. Insbersondere ist die Verfügbarkeit einer Vielzahl von Genotoxin-hypersensitiven DNA-Reparaturmutanten und Reparatursonden, transgener und knockout Mausstämme und in silico Screening Methoden zu nennen, die Einzug auch in die Umwelt-Mutationsforschung gehalten haben. In einer Vorsitzung beim get-together sollen diese neuen Entwicklungen angeschnitten und beim Meeting dann in der Tiefe diskutiert werden. Umwelt-Mutationsforschung bedarf der modernsten Kenntnisse und Methoden der Mutationsforschung, um diese für den Zweck der Identifikation und Bewertung von Umwelt- Genotoxinen nutzbar zu machen. Die Schwerpunkt-Themen der Tagung werden folglich DNA-Schädigung durch Genotoxine sowie die Reparatur kritischer DNA-Schäden und durch DNA-Schäden induziertes Signaling, Mutagenese- und Zelltodwege sein. In einem regulatorisch orientierten Themenblock wird unter anderem über die Revision der OECD Guidelines informiert sowie unterschiedliche Methoden zur Testung von Genotoxinen vorgestellt und deren Verwendung diskutiert. Ein weiterer Focus wird auf die Schwellenwert- Thematik von Genotoxinen gelegt. Auch für freie Themen (d.h. ausgewählte Abstracts) ist Zeit vorhanden. So wird es erneut eine Young Scientists-Session geben, in der junge Wissenschaftler die aktuellen Ergebnisse ihrer Forschungsarbeiten vorstellen können. Im Rahmen der Tagung werden auch der GUM-Preis für junge Wissenschaftler und der GUM-Preis für besondere Leistungen und Verdienste um die Gesellschaft verliehen. Natürlich soll auf dieser Tagung der soziale Aspekt, der dem Kennenlernen untereinander und der Gegebenheiten vor Ort dient, nicht zu kurz kommen. So haben wir ein Rahmenprogramm zusammengestellt, welches unter anderem einen Besuch der Kirche St. Stephan mit den berühmten Chagall-Fenstern und der Sektkellerei Kupferberg vorsieht. Wir hoffen, dass Sie nicht nur interessante Eindrücke von Mainz mitnehmen, sondern dass sich auch gute Gelegenheiten für informelle Gespräche und möglicherweise auch wissenschaftliche Kooperationen ergeben. Schließlich danken wir all denen, die die Tagung finanziell und in anderer Weise unterstützen, so den Sponsoren aus der Industrie und dem Vorstand der Universitätsmedizin Mainz. Wir freuen uns, Sie zur 26. Tagung der GUM in Mainz zu begrüßen. Bernd Kaina (für die Organisatoren)

5 Organisationskomitee Prof. Dr. Bernd Kaina Lokaler Organisator Institut für Toxikologie, Universitätsmedizin Mainz Dr. Markus Christmann Lokaler Organisator Institut für Toxikologie, Universitätsmedizin Mainz Dr. Andreas Czich Lokaler Organisator DSAR Preclinical Safety, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH, Frankfurt Prof. Dr. Tanja Schwerdtle GUM Vorstand Institut für Lebensmittelchemie, Universität Münster Dr. Hans-Joerg Martus, PhD GUM Vorstand Preclinical Safety, Novartis Institutes for BioMedical Research, Basel Prof. Dr. Helga Stopper GUM Vorstand Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Uni Würzburg Dr. Roland Frötschl GUM Vorstand Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM), Bonn Konferenzsekretariat: Dr. Christina Strauch: Brigitte Rudolph

6 Konferenz-Details und generelle Informationen Anreise und Registrierung Das Meeting beginnt am um Uhr. Die Registrierung erfolgt im Foyer vor dem Hörsaal Pathologie. Tagungsort Der Hörsaal befindet sich im Gebäude 708. Posterpräsentationen Posterpräsentationen finden im Raum, der neben dem Hörsaal gelegen ist, statt. Die Poster sollten für die gesamte Zeit des Meetings ausgehängt bleiben. Zur Postersession ( Uhr) werden die Autoren gebeten, an ihren Postern zugegen zu sein. Von bis Uhr findet eine mündliche Kurzpräsentation der Poster statt, bei der die Teilnehmer Gelegenheit haben, kurz für ihr Poster zu werben. Präsentationen Die Präsentationen erfolgen per PowerPoint. Die Vortragenden werden gebeten, ihre Präsentationen auf einem Stick mitzubringen und in der Pause vor der entsprechenden Session auf den Laptop zu übertragen. Dies erfolgt in dem Raum, in dem die Postersession stattfindet. Rahmenprogramm Am Donnerstagabend, , Uhr, findet nach dem Besuch der Stephanskirche der Gesellschaftsabend in der Sektkellerei Kupferberg statt. Die Anreise erfolgt zu Fuß, direkt vom Tagungsort aus (Fußweg ca. 5 Min.).

7 Inhaltsverzeichnis Programmablauf 1 Vorträge 5 Übersicht Poster 37 Poster 39 Teilnehmerliste 79

8 Programmablauf Programmablauf Dienstag, Face to Face Meeting der AG Schwellenwerte Seminarraum Institut für Toxikologie Forschungshochhaus am Augustusplatz Registrierung Bernd Kaina (Mainz) und Hans-Jörg Martus (Basel) Ungelöste Probleme der Mutationsforschung aus Sicht der Grundlagenforschung und der Industrie Get together Mittwoch, Begrüßung Prof. Dr. Bernd Kaina (Institut für Toxikologie, Mainz) Prof. Dr. Dr. Rainhard Urban (wissenschaftlicher Vorstand, Universitätsmedizin Mainz) Grußwort DNA-Schädigung durch Genotoxine: Reparatur kritischer Schäden Vorsitz: B. Kaina Markus Christmann (Mainz) Kritische DNA-Schäden und DNA-Reparaturmechanismen Dorothee Deckbar, Markus Löbrich (Darmstadt) -H2AX als Marker für DNA-Strangbrüche Thilo Dörk-Bousset (Hannover) ATM und ATR im DNA-schadensabhängigen Signaling Tanja Schwerdtle (Münster) Beeinflussung der zellulären Antwort auf DNA-Schäden durch Metallspezies Kaffeepause 1

9 Programmablauf DNA-Schäden und Signalling Vorsitz: H.R. Glatt Gerhard Fritz (Düsseldorf) DNA-schadensabhängiges Signaling Alexander Bürkle (Konstanz) PARP in der DNA-Schadensantwort Klaus Dittmann (Tübingen) EGF-Rezeptor induziertes Signaling und DNA-Reparatur Helga Stopper (Würzburg) NADPH-Oxidase vermittelte Genotoxizität Lunch DNA-Schaden induzierte Mutagenese- und Zelltodwege Vorsitz: Helga Stopper Wynand P. Roos (Mainz) DNA damage-triggered cell death pathways Bernd Epe (Mainz) Is there a signalling from oxidative DNA base modifications? Günter Speit (Ulm) Wie induzieren chemische Mutagene Mikronuklei im CBMNT? Kaffeepause Vorsitz: Maja Tomicic Volker M. Arlt (London, UK) Creation and characterisation of Human TP53 Knock-in (Hupki) mouse embryo fibroblasts deficient in nucleotide excision repair Michael Ensminger (Darmstadt) Methyl methanesulfonate (MMS) induces one-ended DSBs during S phase that are strictly dependent on homologous recombination Claudia Keil (Karlsruhe) Cadmium inhibits ploly (ADP-ribosyl)ation: Investigation into molecular mechanisms Verleihung des GUM-Preises und Vortrag des Preisträgers Peter Kasper "Regulatorische Toxikologie: Wenn der Amtsschimmel die Wissenschaft betritt". ab GUM-Vollversammlung 2

10 Programmablauf Donnerstag, Young Scientist Session Vorsitz: Hans-Jörg Martus, Markus Christmann Verleihung des Preises für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der GUM und Laudation Vortrag des Preisträgers: Henning Hintzsche (Würzburg) Genotoxicity of Electromagnetic Radiation Katrin Frauenstein (Düsseldorf) Alterations in apoptosis, proliferation and checkpoint kinase-1 expression in UVB-exposed aryl hydrocarbon receptor (AhR)-deficient keratinocytes Stefanie Kühner (Ulm) Does Formaldehyde cause leukemia-specific aneuploidies in cultured human myeloid progenitor cells? Laura Wohak (Sutton, UK) Impact of TP53 status on the metabolic activation of several polycyclic aromatic hydrocarbons found in the environment Daniel Heylmann (Mainz) Human monocytes, but not macrophages and DCs derived from them, are defective in DNA repair and ROS hypersensitive Kaffeepause Regulation der DNA-Reparatur und Thresholds for genotoxicants Vorsitz: Roland Frötschl George Johnson (Swansea) How do thresholds for mutagenicity and clastogenicity arise for alkylating agents? Maja Tomicic (Mainz) c-fos regulated DNA-Repair and UV thresholds Andreas Zeller (Basel) Praktische Anwendung von Thresholds Selected Abstracts Vorsitz: Volker Arlt Harald Genth (Hannover) Linking cell cycle progression and the cytoskeleton the centrosomal Rac/PAK/Pix/Git complex in the regulation of G2-M progression 3

11 Programmablauf Rolf Fautz (Darmstadt) The use of reconstructed skin models for genotoxicity testing: RS micronucleus and RS Comet assays Kerstin Reisinger (Düsseldorf) The Hen s Egg Test for Micronucleus-Induction (HET-MN): Results of the method transfer prior a prevalidation study Bettina Meier (Dundee, UK) Using C. elegans for whole genome mutation profiling Lunch Kurzvorträge der Posterdarsteller Poster Session ab ab 18 Uhr Besichtigung von St. Stephan (Chagall-Fenster) Gesellschaftsabend (Sektkellerei Kupferberg) Freitag, Regulatorische Toxikologie Vorsitz: Melanie Guerard Andreas Czich (Frankfurt) Comparison of different Guidelines on genotoxicity testing, follow up strategies and possible implications David Schumacher (Berlin) Update on the actualization of the OECD Guideline (not confirmed) Susanne Glowienke (Basel) Use of in silico methods for identification of genotoxic impurities Kaffeepause Vorsitz: Andreas Czich Albrecht Poth (Rossdorf) The current use of CTAs in hazard and risk assessment and the use of molecular biological markers Peter Kasper (Berlin) Assessing the genotoxic potential of oligonucleotide therapeutics Elif Unterberger (Tübingen) Epigenomics - Impact for Cancer Risk Assessment Farewell 4

12 Vorträge 5

13 Vortrag 1 Kritische DNA-Schäden und DNA-Reparaturmechanismen Markus Christmann Institut für Toxikologie, Universitätsmedizin Mainz Organismen sind einer Vielzahl von schädigenden Umwelteinflüssen ausgesetzt, zu denen auch gentoxischer Stress gehört. Dieser stellt eine ständige Gefahr für die Integrität des Genoms dar. Genotoxin-induzierte Veränderungen der DNA führen oft zu Mutationen und damit zur Entartung der Zellen. In vielzelligen Organismen kann dies zur Entstehung von Neoplasien wie auch anderer Krankheiten führen. Der tumorinduzierenden Wirkung von DNA schädigenden Substanzen steht die DNA- Reparatur gegenüber, welche Schäden an der DNA revertieren (Photolyase, MGMT), ausschneiden (BER, CLR, NER, MMR) oder tolerieren (TLS) kann und damit vor der Wirkung dieser Substanzen schützt. Im Rahmen dieses Einführungsvortrages wird eine Auswahl "klassischer" Genotoxine, die durch sie induzierten DNA-Schäden sowie die Mechanismen der DNA-Reparatur, welche für Ihre Entfernung bzw. Prozessierung verantwortlich sind, vorgestellt. Desweiteren wird der Mechanismus der DNA damage response, welcher in der Aktivierung und Koordination der DNA- Reparatur involviert ist, erläutert. 6

14 Vortrag 2 γh2ax foci as marker for DNA double-strand breaks Dorothee Deckbar, Markus Löbrich Radiation Biology and DNA Repair, TU Darmstadt DNA double-strand breaks (DSBs) represent deleterious lesions and an impaired repair can compromise the genomic stability finally initiating carcinogenesis. Thus, DSB repair mechanisms have been under intensive investigation for many years. Older physical techniques for monitoring DSB repair required non-physiological high doses and often failed to detect subtle defects. Furthermore, they were not suitable to perform repair studies on the cellular level or after in vivo irradiation. One outcome of the extensive study of the DNA damage response is the observation that H2AX, a variant of the histone H2A, is extensively phosphorylated in the DSB-surrounding chromatin (γh2ax) by the kinases ATM (Ataxia telangiectasia mutaded) and DNA-PK (DNA protein kinase). This chromatin modification represents one of the first steps in creating a binding platform for a plethora of proteins which are important in chromatin remodeling and DNA damage signal transduction and amplification. Using e.g. immunofluorescence microscopy, the massive H2AX phosphorylation around the break sites can be visualized in form of γh2ax foci. There is a close correlation between γh2ax foci and DSB numbers and between the rate of foci loss and DSB repair. Thus, the quantification of γh2ax foci provides a sensitive assay to monitor DSB repair in individual cells using physiological doses. However, ATR (ATM- and Rad3-related)-dependent H2AX phosphorylation can also occur at single-stranded DNA regions which arise during replication or repair processes and, thus, does not solely correlate with DSB formation. Nevertheless, being aware of its limitations γh2ax foci analysis can provide a suitable assay for DSB repair studies. 7

15 Vortrag 3 ATM and ATR in DNA damage signaling pathways Thilo Dörk-Bousset Hannover Medical School DNA can be damaged by reactive metabolic byproducts and by environmental mutagens. Cellular responses to DNA damage are mediated by a number of protein kinases, including ATM (ataxia telangiectasia mutated) and ATR (ATM and Rad3-related). These two proteins act as master regulators of the DNA-damage response by signalling to control cell-cycle transitions, DNA replication, DNA repair and apoptosis. I will briefly review recent studies that have provided new insights into the different mechanisms that control ATM and ATR activation and have helped to explain the overlapping but non-redundant activities of ATM and ATR in DNA-damage signalling. Large-scale proteomic analyses of proteins phosphorylated in response to DNA damage on SQ and TQ consensus sites recognized by ATM and ATR identified more than 900 regulated phosphorylation sites encompassing over 700 proteins, most of which are involved in the DNA damage response. Despite the homologies and overlapping substrate specificities between ATM and ATR, mutations in these genes have different clinical outcomes. Biallelic mutations are associated with ataxiatelangiectasia in case of ATM but with Seckel syndrome in case of ATR, and monoallelic mutations in ATM are associated with diverse cancers while there is little evidence for malignancies associated with ATR deficiency. However, ATR has been identified as a background-dependent tumour suppressor in mice and may constitute a valuable candidate target for drug development based on the concept of synthetic lethality. 8

16 Vortrag 4 Carcinogenic and neurotoxic metall(oid) species disturb the cellular DNA damage response Tanja Schwerdtle Institute of Food Chemistry, University of Muenster, Muenster, Corrensstrasse 45, D Muenster, Germany Modes of toxic action of inorganic arsenic (ias) induced carcinogenicity and manganese (Mn) and mercury (Hg) species induced neurotoxicity are still not understood. At exposure relevant concentrations As and Mn species are neither directly DNA reactive nor mutagenic but are believed to exert chronic toxicity more likely by epigenetic and/or indirect genotoxic effects. In case of organic Hg species genotoxic effects are controversially discussed, systematic studies are lacking. In vitro As species strongly inhibit nucleotide (NER) and base excision repair (BER), with arsenite and its metabolites affecting both common and different molecular key players. Thus, trivalent methylated arsenicals especially disturb NER damage recognition. Cellular activity of the BER 8-oxoguanine DNA glycosylase is most sensitively affected by the pentavalent dimethylarsinic acid, and later BER factors by arsenite and monomethylarsonic acid. Additionally a sulphur-containing ias metabolite strongly disturbs cell cycle progression and cellular DNA damage signalling. Thus, after inorganic arsenic intake and subsequent human metabolism humans, most likely cellular DNA damage response is affected by different mechanisms and therefore very effectively, which might facilitate the carcinogenic process. Regarding Mn our data indicate that after oral Mn(II) exposure, Mn easily reaches the brain via the blood-csf-barrier. As mechanistic hint for its neurotoxic mode of action we observed a strong inhibition of H 2 O 2 -stimulated poly(adp-ribosyl)ation in human astrocytes, which was neither due to PARP-1 downregulation nor a misregulation of cellular energy related nucleotides. Similarly, nanomolar concentrations of methylmercury and thiomersal strongly disturb this essential DNA damage signalling reaction. At higher but still sub-cytotoxic concentrations, thiomersal additionally affect cell cycle progression and exert cytogenetic effects. 9

17 Vortrag 5 DNA-schadensabhängiges Signaling G. Fritz 1, L. Helbig 2, J. Damrot 2, W.P. Roos 2 und B. Kaina 2 1 Institut für Toxikologie, Heinrich-Heine Universität Düsseldorf, Universitätsstrasse 1, D Düsseldorf; 2 Institut für Toxikologie, Johannes-Gutenberg Universität Mainz, Obere Zahlbacher Straße 67, D Mainz Die Aktivierung Stress-aktivierbarer Protein Kinasen (SAPK/JNK) ist zentraler Bestandteil früher zellulärer Stress-Reaktionen nach Genotoxin-Exposition. Zur Analyse der Beteiligung DNA- schadensabhängiger Mechanismen an dieser Stress-Antwort wurden DNA-Reparaturdefekte Fibroblasten-Zellen mit verschiedenen (prototypischen) Genotoxinen behandelt und DNA-Schäden sowie die Menge an aktiver Phospho-SAPK/JNK (Thr183/Tyr185) zeitabhängig nach Exposition im Vergleich zu Wildtyp-Zellen erfasst. Es zeigte sich, dass die verzögerte (i.e. 2h) Aktivierung von SAPK/JNK nach Alkylantienexposition (i.e. Methylmethansulfonate (MMS)) die Reparaturfaktoren CSB und DNA-PKcs erfordert, welche für Transkriptions-gekoppelte Nukleotid-Exzisionsreparatur (TC- NER) bzw. Nicht-homologes End-Joining (NHEJ) essentiell sind. Mangelnde Basen- Exzisions-Reparatur (BER) hatte keinen Einfluss auf die Aktivierbarkeit der SAPK/JNK. Auch die MMS-induzierte Hemmung der DNA-Replikation war für die SAPK/JNK Aktivierung wenig bedeutsam. CSB und DNA-PKcs hatten hingegen keinerlei Einfluss auf die frühe oder verzögerte SAPK/JNK Aktivierung nach UVC-Exposition. Lediglich das Fehlen von XPC zeigte inhibitorische Effekte. Im Gegensatz zu MMS stellt die UV-induzierte Hemmung der DNA- Replikation einen wesentlichen Stimulus zur frühen SAPK/JNK Aktivierung dar. Cisplatin-Exposition bewirkte eine starke Zunahme der Phospho-SAPK/JNK zu späten Zeiten (i.e. 16 h) in CSB und DNA-PKcs defekten Zellen. Auch diese Response ist replikationsabhängig und geht mit einer Bildung von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) einher. Diese sind zur SAPK/JNK Aktivierung jedoch nicht ausreichend. Der MMS-, UV- und Cisplatin-induzierte Anstieg der Phospho-SAPK/JNK kann durch Hemmung von membranassoziierten Ras-homologen GTPasen unterdrückt werden. Auch IR-stimulierbare Mechanismen der DNA damage response sind sensitiv gegenüber diesen Inhibitoren. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass fehlende DNA-Reparatur - agens- und zeitabhängig - sowohl eine verstärkte Aktivierung als auch eine Hemmung der SAPK/JNK zur Folge haben kann. In Abhängigkeit der Zeit nach Exposition sind unterschiedliche Mechanismen an der Regulation der SAPK/JNK Aktivität beteiligt, wobei einzelne DNA Reparaturfaktoren auch Signaling Funktion haben. 10

18 Vortrag 6 PARP in der DNA-Schadensantwort Alexander Bürkle, Rita Martello, Kathrin Weidele, Sabine Sass, Sascha Beneke und Aswin Mangerich Lehrstuhl Molekulare Toxikologie, Fachbereich Biologie, Universität Konstanz, Konstanz; alexander.buerkle@uni-konstanz.de Poly(ADP-Ribose) (PAR) ist ein lineares bzw. verzweigtes Biopolymer mit heterogener Kettenlänge, welches von Poly(ADP-Ribose)-Polymerasen (PARPs) in Sinne einer posttranslationalen Modifikation von Proteinen unter Verbrauch des Substrates NAD + synthetisiert wird. PARPs spielen bei diversen biologischen Prozessen eine wichtige Rolle, unter anderem bei DNA-Reparatur, Aufrechterhaltung von genomischer Stabilität unter genotoxischem Stress, Chromatinregulation, Genexpression sowie Zelltod. PARP-1 ist ein abundant exprimiertes nukleäres Protein, dessen katalytische Aktivität durch DNA-Einzelbzw. Doppelstrangbrüche stimuliert wird und unter diesen Bedingungen der stärkste Produzent von PAR in lebenden Zellen ist. PARP-1-Aktivierung ist eine der schnellsten zellulären Reaktionen auf solche DNA-Schäden, die typischerweise über Basen- Exzisionsreparatur (BER) bzw. Strangbruchreparatur behoben werden. PARP-Inhibitoren bzw. PARP-1-Gen-knockout bzw. -knockdown führt zu einer Verzögerung der DNA- Reparatur und Sensibilisierung von Zellen gegenüber monofunktionellen Alkylanzien, Topoisomerase-I-Hemmer und ionisierende Strahlen hinsichtlich Zytotoxizität und genomischer Instabilität. Niedermolekulare PARP-Inhibitoren sind von pharmakologischem bzw. klinischem Interesse, da bei bestimmten Krebserkrankungen über den oben erwähnten ko-zytotoxischen Effekt bzw. über das Prinzip der synthetischen Letalität (bei Tumorzellen mit Defizienz in homologer Rekombination) Anti-Tumor-Effekte gesteigert bzw. sogar direkt hervorgerufen werden können. Wir konnten kürzlich zeigen, dass die Supplementation von humanen mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMC) ex vivo mit dem NAD-Vorläufer Nikotinsäure (i) die zelluläre PAR-Produktion nach Genotoxin-Behandlung steigert, (ii) die bei hohen Dosen damit einhergehende NAD + -Verarmung und den damit ausgelösten nekrotischen Zelltod antagonisiert, (iii) die Strangbruchreparatur nach Röntgenbestrahlung steigert und (iv) die Mikrokernhäufigkeit senkt [Weidele, Kunzmann et al., Biochem Pharmacol 2010;80: ; Weidele et al., zur Veröffentlichung eingereicht]. Zusammengenommen belegen unsere Daten, dass die zellulären NAD + - und PAR-Spiegel in normalen menschlichen Zellen unter genotoxischem Stress limitierend sein können und dass eine Anhebung der NAD + - und PAR- Spiegel die Aufrechterhaltung der genomischen Integrität über das normale Maß hinaus bewirken kann. Des Weiteren haben wir kürzlich eine empfindliche und präzise bioanalytische Methode zur Charakterisierung und Quantifizierung von PAR aus lebenden Zellen aufgebaut. Hierbei wird PAR aus Zellen quantitativ extrahiert, gereinigt und vollständig zu charakteristischen Monomeren hydrolysiert, die für lineare Anteile (Ribosyladenosin), Verzweigungspunkte (Diribosyladenosin) bzw. Endstücke (Adenosin) charakteristisch sind und über LC/MS-MS detektiert und im Femtomol-Bereich quantifiziert werden können [Martello et al., unpubliziert]. Unsere neue Methode könnte für Anwendungen in einem weiten Bereich von pharmakologischen und toxikologischen Fragestellungen von Interesse sein. 11

19 Vortrag 7 EGF-Rezeptor induziertes Signaling und DNA-Reparatur Klaus Dittmann, Claus Mayer, Mahmoud Toulany und H. Peter Rodemann Sektion für Strahlenbiologie und Molekulare Umweltforschung, Universität Tübingen Der Epidermale Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) findet sich in vielen soliden Tumoren überexprimiert und ist mit Radio- und Therapieresistenz verknüpft. In den letzten Jahren konnte gezeigt werden, daß der EGFR bei der Bewältigung von zellulärem Stress essentiell ist. Dabei scheinen vor allem die Interaktion des EGFR mit Komponenten der DNA- Reparatur eine wichtige Rolle zu spielen. Der EGFR interagiert auf zwei Wege mit der DNA- Reparatur. Zum einen, kommt es zu einer Noxen-induzierten Aktivierung des Zellmembranassoziierten EGFR mit einer PI3-Kinasen abhängigen Aktivierung der Kinase AKT1. AKT1 transloziert in den Zellkern und reguliert die Aktivität der DNA-abhängigen Proteinkinase (DNA-PK), dem Schlüsselenzym des nichthomologen Endjoinings. Zum zweiten, wird der EGFR internalisiert und wandert Caveolae-abhängig in den perinukleären Raum, von wo er durch aktiven Transport durch die Kernporen in den Zellkern transportiert wird. Im Zellkern findet sich der EGFR mit einer Vielzahl von Proteinen, wie z.b. auch dem AhR, in den sogenannten PML-Bodies. Die PML-Bodies sind Proteincontainer, die neben Proteinen der DNA-Reparatur auch Proteine der RNA-Synthese und Chromatinmodifikation enthalten und bei Bedarf ohne Neusynthese schnell zur Verfügung stellen. Im Rahmen unserer Arbeiten konnten wir zeigen, dass der nukleäre EGFR an der Regulation der DNA-Reparatur im Heterochromatin beteiligt ist. Der nukleäre EGFR reguliert dabei die Aktivität der TIP60 Acetyltransferase, die durch Acetylierung des Histons H3 die Öffnung der Chromatinstruktur einleitet und damit den DNA-Schaden für Reparaturenzyme zugänglich macht. Darüber hinaus acetyliert TIP60 auch ATM und hat damit Einfluß auf die Ausbildung der γh2ax Foci. Dazu passend finden sich nach einer Strahlenbehandlung nukleäre EGFR Foci in Assoziation mit γh2ax Foci. Die Hemmung der EGFR Aktivität bzw. die Hemmung der Translokation des EGFR bzw. der AKT in den Zellkern führt deshalb zu einer Hemmung der DNA-Reparatur und ist mit einer Sensibilisierung gegenüber genotoxischen Noxen verknüpft. 12

20 Vortrag 8 NADPH Oxidase Mediated Genotoxicity Helga Stopper, Nicole Schupp, Gholamreza Fazeli, Nina Queisser, Eman Maher Othman Department of Toxicology, University of Würzburg, Versbacher Str. 9, Würzburg An upregulation of endogenous hormone levels is associated with diseases like diabetes (hyperinsulinemia in the first years of diabetes type 2) and high blood pressure (angiotensin II, aldosterone). Patients with these diseases also suffer from an increased cancer risk. The different signaling pathways for these three hormones all involve the reactive oxygen species (ROS) producing enzyme NADPH oxidase (NOX). NOX isoforms were first described in the context of immune defense, but have now been detected in various tissues. Recently, activation of NOX by carcinogenic substances like arsenite or chromium has been demonstrated. Another consequence of diabetes and kidney disease is an elevated level of advanced glycation endproducts (AGEs) which are also known to activate NOX. Therefore we investigate the genotoxicity of activation of NOX via these pathways. Angiotensin II, aldosterone, insulin and AGEs all induced ROS mediated genotoxicity in vitro in cell lines expressing the relevant receptors. Experiments using inhibitors and (for angiotensin II/NOX) sirna knockdown confirmed the involvement of the respective receptors and of NOX. In cells from knockout mice without the NOX1 and 2 subunit p47, insulin was unable to induce DNA damage while angiotensin II still exerted genotoxicity, suggesting the involvement of different NOX isoforms. If the same mechanisms are active in vivo, the use of antioxidants, receptor blockers and/or NADPH oxidase inhibitors could be of benefit. For angiotensin II, aldosterone and insulin a correlation of elevated levels with increased genomic damage was detected in vivo in rodents, and in a pilot study the genomic damage measured in peripheral lymphocytes of hemodialysis patients was lowered by application of the angiotensin II type 1 receptor blocker candesartan, supporting the suggested pathway for induction of genomic damage. 13

21 Vortrag 9 DNA damage-triggered cell death pathways Wynand P. Roos, Teodora Nikolova, Steve Quiros, Christina Barckhausen, Marcus Eich and Bernd Kaina Institute of Toxicology, Medical Center of the University Mainz, Mainz, Germany. DNA damage, when not repaired, causes cells to die. DNA damaging cytotoxins such as ionizing radiation, UV-light, alkylating and crosslinking agents induce a plethora of different DNA lesions and not all of them are cytotoxic. How critical pre-toxic lesions are processed into ultimate death triggers remains a topic of intense research. Base modifications such as thymine glycol, CPDs, N3-methyladenine and DNA crosslinks as well as the repair intermediates of 8-oxo-guanine and N7-methylguanine, namely single strand breaks and apurinic/apyrimidinic sites formed during base excision repair, are DNA replication blocking lesions. Along with these replication-blocking lesions, DNA double-strand breaks (DSBs) are induced directly by ionizing radiation and radiomimetic drugs or through the processing of some adducts like O 6 -methylguanine. These DNA structures, DSBs or arrested replication forks, are detected by the PI3 kinases ATM, ATR and DNA-PKcs that signal to checkpoint activation, DNA repair and when these fail - cell death. It is therefore reasonable to assume that most forms of DNA lesions are converted into a common death trigger. In this presentation the different pathways of DNA damage-triggered cell death will be discussed with special emphasis on methylating agents. 14

22 Vortrag 10 Wie induzieren chemische Mutagene Mikronuklei im CBMNT? Günter Speit Institut für Humangenetik, Universität Ulm, D Ulm Der Cytokinese-Block-Mikronukleustest (CBMNT) ist ein etablierter Mutagenitätstest in der Genotoxizitätsprüfung von Chemikalien (OECD-Guideline 487). Er wird häufig mit menschlichen Lymphozyten (Blut- oder Lymphozytenkultur) durchgeführt und erfasst sowohl klastogene als auch aneugene Effekte. Der CBMNT mit menschlichen Lymphozyten wird auch im Rahmen des Biomonitoring Mutagen-exponierter menschlicher Populationen eingesetzt. In einer Vielzahl von Studien werden positive Ergebnisse nach Exposition gegenüber Chemikalien berichtet. Wir haben uns mit dem CBMNT im Zusammenhang mit unseren Untersuchungen zur Mutagenität von Formaldehyd (FA) auseinandergesetzt. FA sollte aufgrund unserer Kenntnisse über die Toxikokinetik und die gut untersuchte in vivo Genotoxizität im Tierversuch nicht zu positiven Effekten im Biomonitoring führen. Dennoch wurden mehrere positive Studien publiziert. Wir haben jetzt eine Serie von Experimenten mit verschiedenen Mutagenen (Klastogenen) durchgeführt, um die Kinetik der Mikronukleusbildung und die Sensitivität verschiedener Expositionsprotokolle zu charakterisieren. Wir können zeigen, dass in Lymphozyten, deren DNA zu Kulturbeginn deutlich geschädigt ist und deren Proliferation nicht eingeschränkt ist, die Mikronukleusrate im CBMNT kaum erhöht ist. Für diesen Effekt sind sowohl Reparatur- als auch Selektionsprozesse verantwortlich. Für positive Befunde im Biomonitoring nach Exposition gegenüber chemischen Mutagenen scheint es keine biologische Erklärung zu geben. 15

23 Vortrag 11 Is there a signalling from oxidative DNA base modifications? Bernd Epe Institute of Pharmacy and Biochemistry, University of Mainz, Mainz, Germany DNA damage induced cellular signalling is well established for double-strand breaks (DSB) and for bulky (helix-distorting) lesions, which block replication and/or transcription. Typically, the signalling results in cell-cycle arrest, apoptosis and/or an adaptive response, which counteracts further damage generation or stimulates repair. Since the level of oxidative DNA damage is known to increase under many (patho)physiological conditions and to result in elevated mutation rates and genetic instability, it is tempting to ask whether some type of signalling can also result from oxidatively generated DNA modifications other than DSB. Two quite different recent results suggest that a signalling from one of the most frequent oxidative DNA base modifications, 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG), may indeed take place. Firstly, experiments with plasmids carrying single positioned DNA modifications indicate that 8-oxoG can give rise to a (local) inactivation of gene expression, which is mediated by the repair glycosylase OGG1 as sensor protein and increased in the absence of the Cockayne Syndrome protein CSB. Secondly, mice which are deficient in Ogg1 and therefore accumulate 8-oxoG in their DNA suffer from a reduced immune response in several experimental models. Since the mechanistic details underlying these effects are still unclear, it remains to be verified, however, that a signalling from 8-oxoG (or its repair intermediates) is indeed involved. Independent of a signalling originating from the oxidative DNA modifications, oxidative stress could influence the processing of DNA modifications by other mechanisms to counteract the impending genetic instability. However, we found no indications for an adaptive stimulation of repair in cells pretreated with a DNA-damaging oxidant. Rather, even mild stress conditions (heat shock; glutathione depletion) gave rise to a specific inhibition of the repair of 8-oxoG in various cell types. The oxidation of cysteine residues in the OGG1 protein appears to play a role in this repair retardation. 16

24 Vortrag 12 Creation and characterisation of Human TP53 Knock-in (Hupki) mouse embryo fibroblasts deficient in nucleotide excision repair Jill E. Kucab 1,2, Harry van Steeg 3, David H. Phillips 2 and Volker M. Arlt 2 1 Institute of Cancer Research, Sutton, Surrey, United Kingdom; 2 King s College London, London, United Kingdom; 3 National Institute of Public Health and the Environment, Bilthoven, Utrecht, The Netherlands. Approximately 50% of human tumours contain a mutation in TP53. We are using the Hupki (Human TP53 knock-in) mouse embryo fibroblast (HUF) immortalisation assay to study the impact of carcinogen exposure on TP53 mutagenesis [1,2]. In an attempt to increase the mutation frequency in the assay, we crossed the Hupki mouse with an Xpa(-/-) mouse. As Xpa is essential for nucleotide excision repair (NER), we hypothesised that Xpa(-/-) HUFs would have a higher frequency of TP53 mutations when exposed to mutagens that cause DNA lesions normally removed by NER (i.e. bulky DNA adducts). Xpa(-/-) mice treated with benzo(a)pyrene (BaP; 125 mg/kg/day) or 3-nitrobenzanthrone (3-NBA; 2 mg/kg/day) died within days whereas Xpa(+/+) mice displayed no outward sign of toxicity. For characterisation of Xpa(-/-) HUFs, cells were exposed for 48 hrs to µm 3-NBA or 0.25 µm BaP. Xpa(-/-) HUFs formed similar levels of DNA adducts compared with Xpa(+/+) HUFs. However, the Xpa(-/-) HUFs were much more sensitive to this level of damage, showing a strong induction of p53, phospho-p53 (Ser 15), and p21 and a 70-80% loss of viability. Xpa(+/+) HUFs displayed very weak induction of the p53 pathway and no loss of viability resulting from the same treatment. Further, when cells were treated for 2 hr with 2 µm BaPdiol-epoxide (BPDE), 70% of the adducts formed were removed from Xpa(+/+) HUFs within 24 hr, but only 6% were removed from Xpa(-/-) HUFs. An immortalisation assay was subsequently performed after exposure of Xpa(+/+) and Xpa(-/-) HUFs to 1 µm 3-NBA for 5 days and the resultant immortal clones were assessed for TP53 mutations. Initial data show a similar frequency of TP53 mutations in 3-NBA-treated Xpa (-/-) and (+/+) immortalised HUFs (17% for (-/-) and 21% for (+/+)). The majority of the mutations in the (-/-) clones were G to T, the signature mutation of 3-NBA, and were located at lung cancer hotspots. Twenty % of mutations in (+/+) clones were G to T. Additional clones are currently being sequenced. 1. Kucab JE, Phillips DH, Arlt VM (2010) Linking environmental carcinogen exposure to TP53 mutations in human tumours using the human TP53 knock-in (Hupki) mouse model. FEBS J., 277, Kucab JE, Phillips DH, Arlt VM (2012) Metabolic activation of diesel exhaust carcinogens in primary and immortalized human TP53 knock-in (Hupki) mouse embryo fibroblasts. Environ. Mol. Mutagen., in press. 17

25 Vortrag 13 Methyl methanesulfonate (MMS) induces one-ended DSBs during S phase that are strictly dependent on homologous recombination Michael Ensminger 1, Sandro Conrad 1, Christian Ebel 1, Lucie Iloff 1, Teodora Nikolova 1, Bernd Kaina 2, Markus Löbrich 1 1 Strahlenbiologie und DNA-Reparatur, TU Darmstadt Universitätsmedizin Mainz 2 Institut für Toxikologie, The toxic and mutagenic effects of alkylating agents like methyl methanesulfonate (MMS) were intensively investigated over the last decades. Some studies indicated that MMS develops its toxic effect only during the S phase of the cell cycle. However, this notion cannot be verified by most of the techniques that are commonly used to analyze the effects of MMS (e.g. survival assays). Therefore, we established a cell-cycle specific assay by combining the technique of γh2ax immunofluorescence analysis with a labeling of replicating cells. By using this cell-cycle specific approach we confirmed the theory that MMS-induced γh2ax foci are only induced during S-phase indicating that MMS-induced DNA damage arises in a replication dependent manner. MMS-induced base methylations are repaired via base excision repair (BER), a process that involves the transient induction of DNA single-strand breaks (SSB). XRCC1-deficient cells are incapable of repairing these SSBs and show strongly elevated γh2ax foci levels after MMS treatment indicating that SSBs induced during BER contribute to the formation of γh2ax foci after MMS. These results are consistent with several studies demonstrating a hypersensitivity of these cell lines against alkylating agents. After MMS, a model of a replication fork run-off process can be postulated when replication forks encounter transiently induced SSBs leading to the formation of one-ended DNA double-strand breaks (DSB) that can be visualized as γh2ax foci. Over the past years, many different studies showed a hypersensitivity of cells with a defect in homologous recombination (HR) against MMS indicating an essential role of HR in the repair of MMS-induced DNA damage. By using the cell-cycle specific γh2ax immunofluorescence analysis we confirmed this notion and demonstrate that MMS-induced one-ended DSBs are determined for the HR repair process. Repairing these DSBs via non-homologous endjoining (NHEJ) is not possible, even under conditions when HR is defective. 18

26 Vortrag 14 Cadmium inhibits poly (ADP-ribosyl)ation: investigations into molecular mechanisms Claudia Keil 1,2, Constanze Richter 2 Nastasia Mielke 2, Andrea Hartwig 1,2 1 Abteilung Lebensmittelchemie und Toxikologie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Kaiserstraße 12, Karlsruhe 2 Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie, TU Berlin, Gustav-Meyer-Allee 25, Berlin, Germany Cadmium a ubiquitous environmental pollutant, has been classified as a human carcinogen by the International Agency for Research on cancer (IARC) and by the German MAK commission. So far however the underlying mechanisms of cadmium carcinogenicity are not fully understood, especially due to the missing mutagenicity in bacterial systems and only week mutagenic effects in human cells. Therefore rather indirect genotoxic effects like the inhibition of DNA repair processes are discussed. In the current study we analyzed the impact of cadmium on poly (ADP-ribosyl)ation, a posttranslational modification fundamentally relevant for maintainance of genomic stability. We first investigated the effect of cadmium chloride on poly (ADP-ribosyl)ation in cultured mammalian cells and observed a dosedependent inhibition of poly (ADP-ribosyl)ation with low concentrations of Cd(II), starting at 5µM CdCl 2. To assess the bioavaibility of Cd(II), the cellular uptake was measured by atomic absorption spectroscopy. After 2 hours incubation a strong cellular accumulation of Cd(II) was observed, accompanied by highly elevated gene expression of metallothionein isoforms mt1x and mt2a. Neither the cellular pool of NAD +, the substrate of poly (ADP-ribosyl)ation, nor the ATP levels were affected, indicating no changes of cellular energy levels after CdCl 2 incubation. Due to the high affinity of Cd(II) towards thiol groups we analyzed a direct effect of cadmium chloride on PARP-1. Poly (ADP-ribosyl)ation in nuclear extracts was considerable inhibited by 100 µm CdCl 2. The half maximal inhibitory concentration to inhibit catalytic activity of isolated PARP-1 was estimated as 20 µm. This inhibitory effect was prevented by the addition of the thiol containing chelators GSH and NAC. Potential targets within the PARP-1 molecule may be the displacement of zinc within zinc finger structures or interactions with other thiol groups essential for PARP activity. 19

27 Vortrag 15 Genotoxicity of Electromagnetic Radiation Henning Hintzsche, Helga Stopper Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Universität Würzburg Terahertz radiation is non-ionizing radiation in the range from 0.1 THz to 10 THz. It is currently not widely used, but applications like the full body scanners are being developed. The radiation s potential to induce DNA damage was assessed looking at DNA strand breaks, micronucleus formation and occurrence of mitotic disturbances. There was no induction of strand breaks or chromosomal damage under various experimental conditions, but the induction of mitotic disturbances was observed after exposure to radiation of THz. Since heating might be a confounder in these experiments, the effect of elevated temperature on DNA damage and heat shock protein expression was systematically investigated. A temperature-dependent increase in micronucleus formation as well as elevated expression of Hsp70 was observed. Exposure of the general public to non-ionizing radiation is much higher at lower frequencies, particularly at mobile phone radiation frequencies like 900 MHz. This radiation was analyzed in depth for its potential to induce micronuclei because it had been reported to cause mitotic disturbances. There was no elevation of micronucleus frequencies, neither in the regular micronucleus test protocol nor in several modifications of the procedure. To verify, whether this finding also applies to the situation in humans, a biomonitoring study looking at the effect of mobile phone use on DNA damage in human buccal mucosa cells was conducted. There was no influence of any parameter associated with mobile phone use on micronucleus formation in buccal cells. In contrast, a patient population receiving γ- radiation therapy (ionizing radiation), included as positive controls, had significantly higher micronucleus frequencies. In a follow-up study, patient samples were taken before, during and after the therapy. DNA damage increased quickly and was elevated at the first time point already. After the therapy, micronucleus frequencies went back to the baseline level after two weeks. 20

28 Vortrag 16 Alterations in apoptosis, proliferation and checkpoint kinase-1 expression in UVB-exposed aryl hydrocarbon receptor (AhR)-deficient keratinocytes Frauenstein K, Abel J, Fritsche E, Krutmann J, Haarmann-Stemmann T Leibniz Research Institute for Environmental Medicine, Duesseldorf, Germany The AhR is a ligand-activated transcription factor that mediates the toxicity of dioxins and related compounds. Upon ligand binding the AhR translocates into the nucleus and dimerizes with ARNT to modulate gene expression, e.g. of CYP1A1. Recently, we have shown that UVB irradiation of human keratinocytes results in activation of the AhR and associated EGFR signaling leading to an enhanced expression of CYP1A1 and proinflammatory COX-2, respectively. The initial step is the UVB induced intracellular formation of the tryptophan photoproduct 6-formylindolo[3,2b]carbazole (FICZ), a high affinity AhR ligand. Thus, the FICZ activated AhR is an important mediator of the DNA damage independent part of the UVB response. Our current study aims to identify further aspects of AhR mediated UVB responses. Therefore, we analysed changes in protein expression, proliferation and apoptosis in AhR+/+ and AhR-/- keratinocytes (NCTC 2544) by western blot, flow cytometry and BrdU incorporation. UVB exposure of NCTC cells led to a dose-dependent increase in apoptosis. Compared to AhR+/+ cells, AhR-/- cultures exhibited an increased amount of apoptotic cells. This finding was confirmed in irradiated AhR+/+ cells, pretreated with the AhR antagonist 3 -methoxy-4 - nitroflavone. Moreover, the proliferation of sham as well as UVB irradiated AhR-/- cells was significantly decreased. In AhR-/- cells we found a reduced expression of checkpoint kinase 1 (Chk1), an important cell cycle regulator that arrests the cell in G2/M upon DNA damage. Interestingly, UVB exposure led to a higher net phosphorylation of Chk1 in AhR-/- cells, indicating that this pathway is responsible for the observed AhR-dependent differences in proliferation and apoptosis. Further expression analyses of Chk1 client proteins emphasize our hypothesis. In conclusion our study identifies the AhR as an anti-apoptotic player in UVB irradiated human NCTC cells. Therefore, we propose that the AhR is a suitable target to prevent UVB induced skin diseases. 21

29 Vortrag 17 Does Formaldehyde cause leukemia-specific aneuploidies in cultured human myeloid progenitor cells? Stefanie Kühner 1, Martina Schlaier 2, Klaus Schwarz 2 and Günter Speit 1 1 Universität Ulm; Institut für Humangenetik, Albert-Einstein-Allee 11, D Ulm, Germany 2 Institut für Klinische Transfusionsmedizin und Immungenetik (IKT),Helmholtzstraße 10, D Ulm, Germany A recently published human study (1) suggested that exposure to formaldehyde (FA) at the workplace might induce leukemia-specific aneuploidies in cultured myeloid progenitor cells. This study was considered by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as a potential mechanistic explanation for the induction of leukemia by FA. To evaluate the reliability of these findings, chromosome preparations from cultured myeloid progenitor cells were analyzed by fluorescence in situ hybridisation (FISH) for spontaneously occurring numerical aberrations. FISH analysis with probes for chromosomes 6, 7 and 8 revealed that the baseline frequency of aneuploid metaphases is similar and rather low for all three chromosomes tested. After exposure of myeloid progenitor cells to FA during the whole cultivation period, the frequency of aneuploidies remained unchanged. In contrast, exposure to vincristine (VCR), a typical aneugen, clearly induced aneuploidy under these experimental conditions. Myeloid progenitor cells from healthy subjects were not particularly sensitive towards the cytotoxic action of FA. Colony forming in the presence of FA did not significantly differ from results obtained with cultured cell lines (A549; V79). Our results do not support the previously published results and question a specific effect of FA on myeloid progenitor cells as a potential mechanism for the induction of leukemia. (1) Zhang et al. CEBP 19, (2010). 22

30 Vortrag 18 Impact of TP53 status on the metabolic activation of several polycyclic aromatic hydrocarbons found in the environment Laura U.E. Wohak 1,2, Albrecht Seidel 3, David H. Phillips 2 and Volker M. Arlt 2 1 Institute of Cancer Research, Sutton, Surrey, United Kingdom; 2 King s College London, London, United Kingdom; Grosshansdorf, Germany. 3 Biochemical Institute for Environmental Carcinogens, The tumour suppressor protein p53 plays a key role in cancer prevention. More than 50% of human tumours contain a mutation in the TP53 gene and exposure to several environmental carcinogens has been linked to characteristic mutations in TP53. Recently, the cellular TP53 status has been found to influence the metabolism of different environmental carcinogens, suggesting a potential role of TP53 in the regulation of xenobiotic-metabolising enzymes (XMEs). To further investigate the role of TP53 in the cytochrome P450 (CYP)-mediated metabolism of several polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) - benzo[a]pyrene (B[a]P), dibenz[a,h]anthracene (DB[a,h]A) and dibenzo[a,l]pyrene (DB[a,l]P) - a panel of isogenic colorectal HCT116 cells were used, differing only with respect to their TP53 status. HCT116 cells having wild-type TP53 [HCT116 TP53(+/+)], heterozygous TP53 [HCT116 TP53(+/-)], knock-out TP53 [HCT116 TP53(-/-)], or mutant TP53 [HCT116 TP53(R248W/-) or TP53(R248W/+)] were treated with 2.5 μm of the PAH for 24 or 48 hrs. As a measure of metabolic competence DNA adduct formation was determined by 32 P-postlabelling. Parent PAHs resulted in significantly higher DNA adduct levels in TP53(+/+) cells compared to the other cell lines whereas exposure to the corresponding activated PAH diol-epoxides induced similar adduct levels in all cell lines. Amongst the PAHs genotoxic potencies in the tested cell lines increased in the order: DB[a,h]A << B[a]P << DB[a,l]P. Western blot analysis showed that CYP1A1 protein expression was induced after B[a]P treatment to much greater extent in TP53(+/+) cells compared to the other cell lines, whereas AHR expression decreased relative to controls in all cells to the same extent, independent of TP53 status. Since PAH diol-epoxides, unlike parent PAHs, do not require metabolic activation to form DNA adducts these results clearly show that the cellular TP53 status is linked to the CYP1A1-mediated bioactivation of PAHs tested. Further investigations are underway to determine whether other XMEs are affected and whether these phenomena are observed with other classes of environmental carcinogens. 23