Boron is a widely available element found in the earth's crust. It is an essential micronutrient for plants and it is also beneficial for animals. At high concentrations boron is known to have toxic effects on cells, and currently the mechanism of this toxicity is still not documented. Liver, kidney, central nervous system, and gastrointestinal track were the most effected organs. Humans mostly exposure to boron as borates or boric acid. The exposure typically occurs through ingestion of food or water, through use of pesticides containing boron compounds, inhalation of boron-containing powders and dusts, or use of boron from cosmetics or medical preparations. Boron is metabolized into boric acid in the liver, which accumulates mainly in the liver, and in the excretory system organs. In this study we examined the boric acid metabolism and toxicity in hepatocellular carcinoma, HepG2 cells. In order to find the threshold for the toxic concentration HepG2 cells were treated between 0,5-40 mM of boric acid for 24 h and IC50 value was calculated as 24 mM. At this concentration, significant increase in DNA fragmentation and micronucleus formation were observed with single cell gel electrophoresis (Comet assay) and cytokines block micronucleus assay (CBMN). The genotoxicity results indicated that the DNA damage participated in the mechanism of boric acid toxicity, also the results of cell survival assay also revealed that, the cell viability were significantly inhibited by boric acid in a dose dependent manner. Gene expression analysis is performed by using Affymetrix Gene Chip Human Gene 1.0 ST Array platforms. Boric acid at IC50 concentration exposure significantly altered the expression of 828 genes in total, 467 were down-regulated and 361 were up-regulated. Database for Annotation, Visualization and the Integrated Discovery (DAVID) is used for the annotation and biological interpretations of the regulated genes. Pathway Analysis revealed that, the top networks that are altered by acute exposure of boric acid were cell cycle, the DNA replication and the steroid biosynthesis networks. Overall we have shown that at toxic concentrations exposure to boric acid results in DNA damage, effecting the regulation of genes that have role in cell cycle, DNA replication, and steroid biosynthesis. Further investigation of the differentially regulated genes identified in the study is planned for understanding the molecular mechanisms of boric acid toxicity in mammalian cells.Keywords: Boric acid, microarray analysis, cytotoxicity, genotoxicity, HepG2 cell line.

Bor, yerkabuğunda bulunan yaygın bir elementtir. Bitkiler için gerekli olan mikro besin maddesidir ve hayvanlar için faydalıdır. Yüksek konsantrasyonlarda borların hücreler üzerinde toksik etkileri olduğu bilinmektedir ve halen bu toksisite mekanizması belgelenmemiştir. Karaciğer, böbrek, merkezi sinir sistemi ve gastrointestinal yol en etkili organlardır. İnsanlar çoğunlukla bora boratlar veya borik asit olarak maruz kalırlar. Maruz kalma, tipik olarak, bor bileşikleri içeren pestisitlerin kullanımı, bor içeren toz ve tozların inhalasyonu yoluyla veya kozmetik ürünlerden veya tıbbi preparatlardan bor kullanımı yoluyla, yiyecek veya içilen su yoluyla oluşur. Bor, karaciğerde borik asite metabolize olur ve bu da karaciğerde ve biriken dışkı sistem organlarında birikir.Bu çalışmada hepatocellular karsinom HepG2 hücrelerinde borik asit metabolizması ve toksisitesini inceledik. Toksik konsantrasyonun eşiğini bulmak için HepG2 hücreleri 24 saat boyunca 0,5-40 mM borik asit ile muamele edildi ve IC50 değeri 24 mM olarak hesaplandı. Bu konsantrasyonda, tek hücre jel elektroforezi (Comet testi) ve sitokin blok mikronükleus tahlili (CBMN) ile DNA parçalanması ve mikronukleus oluşumunda belirgin bir artış gözlendi. Genotoksisite sonuçları, DNA hasarının borik asit toksisitesi mekanizmasına katıldığını, ayrıca hücre canlılığı testinin sonuçlarına da, hücre canlılığının borik asit tarafından doza bağımlı şekilde inhibe edildiğini ortaya koymuştur.Gen ekspresyon analizi, Affymetrix Gene Chip Human Gene 1.0 ST Array platformları kullanılarak gerçekleştirilir. IC50 konsantrasyonu maruziyetindeki borik asit, 828 genin ekspresyonunu önemli ölçüde değiştirdi, 467 aşağı regüle edildi ve 361 yukarı regüle edildi. Düzenlenen genlerin biyolojik yorumları için DAVID veritabanı kullanıldı.Yolak analiz sonuçları, borik asit maruziyeti ile değişen yolakların özellikle hücre döngüsü, DNA replikasyonu ve steroid biyosentez yolakları olduğunu ortaya koydu. Genel olarak, toksik konsantrasyonlarda borik aside maruz kalmanın, hücre döngüsü, DNA replikasyonu ve steroid biyosentezinde rol oynayan genlerin düzenlenmesini etkileyerek DNA hasarına yol açtığını göstermiştir. Memeli hücrelerinde borik asit toksisitesinin moleküler mekanizmalarını anlamak için, çalışmada tanımlanan farklı olarak düzenlenen genlerin daha fazla araştırılması planlanmaktadır.Anahtar Kelimeler: Borik asit, mikroarray analizi, sitotoksisite, genotoksisite, HepG2 hücre hattı.