Prevention of benzo(a)pyrene‐induced mutagenicity by homogeneous epoxide hydratase

Abstract

Benzo(a)pyrene and benz(a)anthrancene which, in contrast to the K‐region epoxides benzo(a)pyrene 4,5‐oxide and benz(a)anthracene 5,6‐oxide, are not mutagenic to Salmonella typhimurium TA 1537 in the absence of mammalian enzyme preparations, were activated by liver microsomes from C3H mice, which had not received any pretreatment, to mutagens reverting this tester strain to histidine prototrophy. Addition of epoxide hydratase inhibitors greatly increased this mutagenicity and addition of pure epoxide hydratase reduced it by more than 95% down to the range of spontaneous mutations as observed in absence of any added mutagen. This demonstrates that the metabolic pathway responsible for the mutagenicity of both polycyclic hydrocarbons observed in this system proceeds entirely via an epoxidation pathway and that the responsible metabolites are epoxides or species arising from them. Moreover, further metabolism by epoxide hydratase does not lead to products contributing to the mutagenicity observed with the tester strain used. Finally, the epoxides relevant for the observed mutagenicity are substrates for epoxide hydratase; indeed, modest amounts of the pure enzyme can prevent the mutagenic effect. Prévention De La Mutagénicité Induite Par Le Benzo(A)Pyrène Au Moyen De L'époxyde Hydratase Homogène Le benzo(a)pyrène et le benz(a)anthracène qui, contrairement aux époxydes de la région K, le benzo(a)pyrène 4,5‐oxyde et le benz(a)anthracène 5,6‐oxyde, ne sont pas mutagènes pour Salmonella typhimurium TA 1537 en l'absence de préparations enzymatiques de mammifères, ont été activés par des microsomes hépatiques de souris C3H, qui n'ont reçu aucun traitement préalable; devenus mutagènes, ils ont redonné à cette souche une prototrophie pour l'histidine. L'addition d'inhibiteurs de l'époxyde hydratase accroǐt fortement cette mutagénicité et l'addition de cette enzyme pure la fait diminuer de plus de 95% et la ramène à un niveau correspondant à celui des mutations spontanées observées en l'absence de mutagène. Cela démontre que la séquence métabolique responsable de la mutagénicité des deux hydrocarbures polycycliques observée dans ce système prend la forme d'une séquence d'époxydation et que les métabolites en cause sont les époxydes ou des espèces qui en dérivent. De plus, le métabolisme complémentaire auquel participe l'époxyde hydratase n'aboutit pas à des produits contribuant à la mutagénicité observée avec la souche utilisée Enfin, les époxydes responsables de cette mutagénicité sont des substrats pour l'époxyde hydratase, et de faibles quantités de l'enzyme pure peuvent empěcher l'effet mutagène.