Evaluation of the Methylation and Acetylation Profiles of Dinitroaniline Herbicides and Resveratrol on the V79 Cell Line

Dinitroanilin Herbisitlerin ve Resveratrolün Metilasyon ve Asetilasyon Profillerinin V79 Hücre Hattında Değerlendirilmesi

Özet

Objectives: Herbicides are among the most widely used pesticide compounds for plant growth control worldwide. Risk assessment of thedinitroaniline-derived herbicides pendimethalin and trifluralin is important for foodborne or other means of exposure. In this study, we aimedto evaluate the methylation and acetylation profiles of pendimethalin and trifluralin, which we have high levels of exposure to in various ways.Furthermore, we also determined the protective effect of resveratrol, an antioxidant compound, against the possible toxic effects of these pesticides.Materials and Methods: The effects of pendimethalin and trifluralin alone (25, 50, 100 µM) and in combination with resveratrol (100 µM) on DNAmethyltransferase (DNMT1) 1, 3a, and 3b; and histone deacetylase (HDAC) 1 and HDAC3 gene expression were evaluated by real-time polymerasechain reaction.Results: According to the results, pendimethalin caused a significant decrease in DNMT1, 3a, 3b and HDAC expressions at all concentrations,whereas HDAC1 and 3 expression was increased at the concentration of 25 µM, when applied together with resveratrol. There were no changes inDNMT1 or 3b expression levels. Unlike pendimethalin, trifluralin increased DNMT1 expression in a concentration-dependent manner. While DNMT3aand DNMT3b expression levels increased significantly, HDAC1 and 3 expression levels did not change significantly. The expression levels of HDAC1and HDAC3 increased at all concentrations of trifluralin combination with resveratrol. Moreover, DNMT levels increased at the concentrations of50 and 100 µM.Conclusion: Epigenetic gene expression results showed that pendimethalin and trifluralin might cause tissue function loss and chromosome damageas a result of direct effects on cell viability by causing expression level changes in all studied genes. It can also be concluded that the changesthat occur in gene expression may induce tumor development. Further studies are needed to elucidate the possible toxicity mechanisms of theseherbicides, considering the relationship between epigenetic changes and various diseases.

Abstract

Amaç: Herbisitler, dünya genelinde bitki büyüme kontrolü için en yaygın kullanılan pestisit bileşiklerindendir. Dinitroanilin türevi herbisitlerden olan pendimetalin ve trifluralinin risk değerlendirmesinin yapılması, gıda kaynaklı veya diğer yollardan gerçekleşen maruziyetler açısından önemlidir. Bu çalışmada, çeşitli yollarla yüksek düzeylerde maruz kaldığımız pendimetalin ve trifluralinin metilasyon ve asetilasyon profillerini değerlendirmeyi amaçladık. Ayrıca, bir antioksidan bileşik olan resveratrolün, bu pestisitlerin olası toksik etkilerine karşı koruyucu etkisini belirledik. Gereç ve Yöntemler: Pendimetalin ve trifluralinin tek başlarına (25, 50, 100 µM) ve resveratrol (100 µM) ile kombinasyon halinde DNA metiltransferaz (DNMT) 1, 3a, 3b; histon deasetilaz (HDAC) 1 ve HDAC3 gen ekspresyonları gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu yöntemiyle değerlendirilmiştir. Bulgular: Sonuçlara göre pendimetalin tüm konsantrasyonlarda DNMT1, 3a, 3b ve HDAC ekspresyonlarında anlamlı ölçüde azalmaya neden olurken, resveratrol ile birlikte uygulandığında HDAC1 ve 3 ekspresyonları 25 µM konsantrasyonunda artmıştır. DNMT1 ve 3b ekspresyon düzeylerinde ise değişiklik olmamıştır. Pendimetalinin aksine, trifluarin DNMT1 ekspresyonunu konsantrasyonla bağımlı olarak artırmıştır. DNMT3a ve DNMT3b ekspresyon düzeylerinde de anlamlı artış gözlenirken, HDAC1 ve 3 düzeylerinde anlamlı değişiklik gözlenmemiştir. Trifluarinin resveratrol ile kombinasyonunda ise, HDAC1 ve HDAC3 ekspresyon düzeyleri tüm konsantrasyonlarda artış göstermiştir. Ayrıca, DNMT düzeyleri 50 ve 100 µM konsantrasyonlarında artmıştır. Sonuç: Epigenetik gen ekspresyonu sonuçları, pendimetalin ve trifluralinin çalışılan tüm genlerde ekspresyon düzeylerinde değişikliklere neden olarak hücre canlılığı üzerindeki doğrudan etkilerinin bir sonucu ile doku fonksiyon kaybına ve kromozom hasarına neden olabilir. Ayrıca, gen ifadelerinde meydana gelen değişikliklerin tümör gelişimini indükleyebileceği sonucuna varılabilir. Epigenetik değişikliklerin çeşitli hastalıklarla ilişkisi düşünülerek bu herbisitlerin olası toksisite mekanizmalarının aydınlatılması için ileri çalışmalara ihtiyaç bulunmaktadır.