Mitochondrial DNA damage associated with lipid peroxidation of the mitochondrial membrane induced by Fe2+-citrate

• Main Authors: Andréa M. Almeida, Clélia R.A. Bertoncini, Jiri Borecký, Nadja C. Souza-Pinto, Aníbal E. Vercesi
• Format: Article
• Language: English
• Published: Academia Brasileira de Ciências 2006-09-01
• Series: Anais da Academia Brasileira de Ciências
• Subjects: ferro; peroxidação lipídica; mitocôndrias; DNAmt; estresse oxidativo; iron; lipid peroxidation; mitochondria; mtDNA; oxidative stress
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0001-37652006000300010

Iron imbalance/accumulation has been implicated in oxidative injury associated with many degenerative diseases such as hereditary hemochromatosis, beta-thalassemia, and Friedreich's ataxia. Mitochondria are particularly sensitive to iron-induced oxidative stress - high loads of iron cause extensive lipid peroxidation and membrane permeabilization in isolated mitochondria. Here we detected and characterized mitochondrial DNA damage in isolated rat liver mitochondria exposed to a Fe2+-citrate complex, a small molecular weight complex. Intense DNA fragmentation was induced after the incubation of mitochondria with the iron complex. The detection of 3' phosphoglycolate ends at the mtDNA strand breaks by a 32P-postlabeling assay, suggested the involvement of hydroxyl radical in the DNA fragmentation induced by Fe2+-citrate. Increased levels of 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine also suggested that Fe2+-citrate-induced oxidative stress causes mitochondrial DNA damage. In conclusion, our results show that iron-mediated lipid peroxidation was associated with intense mtDNA damage derived from the direct attack of reactive oxygen species.<br>Desequilíbrio/acúmulo de ferro tem sido implicado em injúria oxidativa associada a diversas doenças degenerativas tais como, hemocromatose hereditária, beta-talassemia e ataxia de Friedreich. As mitocôndrias são particularmente sensíveis a estresse oxidativo induzido por ferro - um carregamento alto de ferro em mitocôndrias isoladas pode causar uma extensiva peroxidação lipídica e a permeabilização de membrana. Nesse estudo, nós detectamos e caracterizamos danos do DNA mitocondrial em mitocôndrias isoladas de fígado de rato, expostas ao complexo Fe2+-citrato, um dos complexos de baixo peso molecular. A intensa fragmentação do DNA foi induzida após a incubação das mitocôndrias com o complexo de ferro. A detecção de finais 3' de fosfoglicolato nas quebras de fitas de DNA mitocondrial pelo ensaio 32P-postlabeling sugere um envolvimento de radicais hidroxila na fragmentação do DNA induzido por complexo Fe2+-citrato. Os níveis elevados de 8-oxo-7,8-diidro-2'-desoxiguanosina também sugerem que o estresse oxidativo induzido por Fe2+-citrato causa danos no DNA mitocondrial. Em conclusão, nossos resultados mostram que a peroxidação lipídica mediada por ferro esteve associada com severos danos do DNA mitocondrial derivados de ataque direto das espécies reativas de oxigênio.