Caracterização da mutagênese por inserção do retrotransposon Tos17 em genótipos de arroz

O aumento do potencial produtivo da cultura de arroz via melhoramento genético está principalmente relacionado ao rendimento, a qualidade de grãos e a obtenção de plantas resistentes a doenças e pragas. Neste caso, deve ser explorada a variabilidade genética natural ou induzida através de agentes mutagênicos físicos, químicos ou biológicos. A vantagem do uso de mutagênicos biológicos, como os transposons e os retrotransposons, é que ao serem inseridos podem interrompem um gene causando uma mutação. Esta retrotransposição deixa uma marca que possibilita a identificação molecular do local de inserção. No presente trabalho, foi utilizada a estratégia de mutagênese insercional através de eventos de transposição do retrotransposon Tos17, induzido por cultura in vitro. A análise de diferentes genótipos de arroz é muito importante para avaliar se a transposição ocorre de forma similar em genótipos distintos. Foram avaliados calos embriogênicos de cultivares que têm um histórico de variabilidade genética em homozigose, linhagens obtidas através de cruzamentos com espécies silvestres e ecótipos de arroz vermelho, submetidos a 6 meses de cultura in vitro. O método escolhido para avaliar o número de cópias de Tos17 em calos embriogênicos foi a quantificação relativa por PCR em tempo real. A identificação dos genes mutados pela inserção do retrotransposon foi feita através do isolamento e amplificação das seqüências que flanqueiam os insertos de Tos17. O resultado deste experimento indica um aumento no número de cópias de Tos17 em 8 dos 21 genótipos avaliados. O seqüenciamento dos fragmentos de DNA que flanqueiam os insertos do retrotransposon Tos17, indicaram alta similaridade com seqüências genômicas não codificantes de arroz.

Caracterização molecular da mutação pso8-1/rad6 de Saccharomyces cerevisiae, sensível à fotoadição de psoralenos, à radiação UVC e a mutágenos químicos

Um novo mutante isolado da levedura Saccharomyces cerevisiae, sensível à fotoativação de psoralenos mono- e bi-funcionais, à UVC e ao MNNG, complementou o fenótipo de sensibilidade à fotoadição de psoralenos conferido pelas mutações pso1 a pso7 e assim foi chamado pso8-1. O duplo mutante pso8-1 rad4-4 foi altamente sensível à UVC, indicando assim uma interação sinergística dos dois mutantes alelos. A clonagem molecular pela complementação do fenótipo de sensibilidade à radiação UVC do mutante pso8-1 e estudos genéticos revelaram que pso8-1 é alelo ao gene RAD6. O produto do gene RAD6/UBC2 é uma enzima conjugada à ubiquitina envolvida em reparação de DNA, esporulação, recombinação, indução de mutagênese, degradação de proteínas, genes silenciosos, transposição Ty1. Enquanto o mutante pso8-1 apresenta um fenótipo mutador espontâneo e possui baixa mutabilidade induzida a mutágenos, a esporulação de diplóides homoalélicas mostrou eficiência próxima à da linhagem selvagem. A análise da seqüência do mutante alelo mostrou que pso8-1 contém uma nova, e até agora desconhecida, transição T→C no nucleotídeo 191, levando à substituição de uma prolina altamente conservada por uma leucina na posição 64 (Rad6-[P64L]) que pode ter severas conseqüências na estrutura terciária da proteína mutada, e conseqüente ligação a pRad18.

Determinação da mutagenicidade e atividade citotóxica de sedimentos em área sujeita à contaminação petroquímica

O acúmulo de mutações, alterações incorporadas ao patrimônio genético de células somáticas e germinais, pode causar redução de populações naturais que são críticas para a cadeia alimentar, pondo em risco a sobrevivência de determinadas espécies. Embora o dano causado pela contaminação química ocorra em nível molecular, existem efeitos emergentes nas populações, tais como perda da diversidade genética, que não é previsível com base somente no conhecimento dos mecanismos de toxicidade não genéticos. Alguns compostos de origem antrópica tendem a adsorver no material orgânico do sedimento, sendo concentrados ao longo do tempo. Contaminantes ambientais podem ser mais associados com a porção fina dos sedimentos (silte ou argila) do que com a grosseira (areia ou cascalho). O presente estudo avaliou a atividade mutagênica e citotóxica de extratos moderadamente polares de sedimento em três pontos durante 5 coletas realizadas nos anos de 1999 e 2000 no arroio Bom Jardim, que drena a região do Complexo Petroquímico, localizado no município de Triunfo, Rio Grande do Sul. Foi utilizado na avaliação da mutagenicidade e citotoxicidade o ensaio Salmonella/microssoma, método de microssuspensão. A análise de granulometria mostrou um conteúdo de partículas finas em média menor no ponto em frente ao complexo, sendo este também o ponto amostral com menor percentual de material orgânico extraído. Observou-se baixa atividade mutagênica nos diferentes locais estudados, variando de 3,3% até 8,3%, sendo a citototoxicidade o mais importante efeito biológico observado na região, variando de 20% até 40%, somados os resultados dos ensaios em presença e ausência de metabolização externa. Os pontos com maior contaminação estão localizados em frente e a jusante da área industrial, havendo uma distribuição gradativa e sazonal das respostas à medida que o local se aproxima da foz do arroio. Em ensaios com ausência de fração de metabolização hepática, as respostas para mutagênese e citotoxicidade foram mais freqüentes, sendo os danos do tipo erro no quadro de leitura os mais presentes. A determinação da atividade mutagênica e citotóxica em amostras de sedimento mostrou-se importante na determinação da qualidade ambiental, apesar da composição química desta matriz ser bastante complexa. O ensaio Salmonella/microssoma monitorando danos moleculares e, principalmente citotoxicidade, foi uma ferramenta importante no diagnóstico da presença de poluentes. A possibilidade de avaliar danos precoces, através deste ensaio, promove a melhoria da qualidade ambiental e motiva ações de preservação do patrimônio genético da fauna e flora atingidas pela atividade antrópica.

A vanilina como um agente modulador da genotoxicidade : risco ou benefício?

Há cerca de 20 anos a vanilina vem sendo descrita como uma substância moduladora capaz de inibir eventos relacionados à indução e promoção do processo carcinogênico. Este comportamento associado ao seu consumo elevado despertou o nosso interesse científico - resultando na publicação do primeiro trabalho associando a VA a acréscimos expressivos em eventos recombinacionais mitóticos, acompanhados de decréscimos na freqüência de mutações pontuais e cromossômicas. Entretanto, quando a antimutagênese e a co-recombinogênese foram avaliadas simultaneamente, a ação final da VA refletiu-se não como proteção, mas sim como um efeito potencializador expresso como um aumento de cerca de 200 vezes na genotoxicidade total da MMC. Na procura de respostas adicionais concernentes à ação da VA como moduladora de diferentes espectros de lesões no DNA utilizamos o Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Somática em Drosophila melanogaster (SMART) com o intuito de avaliar o comportamento deste flavorizante em relação à genotoxicidade dos agentes químicos: N-methyl-N-nitrosourea (MNU), N-ethyl-N-nitrosourea (ENU), ethylmethanesulphonate (EMS) e bleomicina (BLEO), em dois protocolos de administração do modulador – pós e co-tratamento. Pós-tratamento Os dados obtidos através do sistema de pós-tratamento evidenciaram que a VA não altera a mutagenicidade e a recombinogenicidade do ENU e MNU - o que sugere a não interferência deste flavorizante sobre os mecanismos envolvidos na correção das lesões induzidas por estes alquilantes. Ao contrário, a toxicidade genética do EMS foi significativamente aumentada em valores compreendidos entre 7,79 a 29,79%, representando a expressão final de dois efeitos antagônicos: (i) sinergismo em recombinação mitótica e (ii) proteção em relação à mutagênese. Tais achados sugerem que diferenças entre o espectro dos danos induzidos por estes agentes alquilantes, podem afetar os caminhos de reparação a serem priorizados. Como conseqüência, o efeito potencializador da VA sobre recombinação homóloga (HR) está restrito ao EMS – o único dos agentes alquilantes monofuncionais estudados cujas lesões são processadas, em Drosophila melanogaster, por ambos mecanismos de reparo: excisão de nucleotídeos e pós-replicativo. A VA também causou drásticos incrementos na genotoxicidade da BLEO - 120 a 178% - que estão limitados a aumentos em recombinação, uma vez que não foram observadas alterações na sua potência mutacional. Como a genotoxicidade da BLEO resulta basicamente da indução de quebras duplas corrigidas por mecanismos de reparação dependentes de recombinação - que podem ocorrer tanto entre cromossomos homólogos (HR) como não-homólogos (end joining -NHEJ) – e como o teste SMART privilegia a detecção de recombinação homóloga, os nossos dados indicam que a ação potencializadora de VA em relação a BLEO deve-se especificamente a incrementos em reparo dependente de HR. Ainda relevante é o fato de que estes acréscimos não estão associados a decréscimos em mutação, como anteriormente observado para a MMC.Todos estes dados indicam que a modulação da VA está restrita ao seu efeito sinérgico sobre recombinação somática – promovendo especificamente a recombinação homóloga em células proliferativas de Drosophila. Co-tratamento Através deste procedimento ficou claro que a VA diminui significativamente a toxicidade genética total dos alquilantes MNU e ENU e do agente intercalante bleomicina. Os decréscimos observados tanto para o MNU quanto para o ENU são basicamente atribuídos ao seu papel promotor sobre o processo de detoxificação - que leva a diminuição no número de metilações e etilações induzidas respectivamente pelo MNU e pelo ENU. Adicionalmente, a caracterização da VA como um potente captador de radicais livres, especialmente em função do seu efeito sobre os danos oxidativos induzidos pela BLEO – explica a sua ação desmutagênica em relação a este agente intercalante. Todos estes dados referentes ao efeito modulador da VA não permitem a quantificação da relação risco-benefício do seu consumo, especialmente pela dificuldade prática de se medir o quanto a sua presença concomitante com as genotoxinas – representado por efeito benéfico, via interferência no potencial genotóxico – ou a sua ação após a indução dos danos genéticos, através da promoção de reparo recombinacional e conseqüente aumento em HR, contribuem para a expressão final do seu efeito modulador. Entretanto, o papel fundamental da recombinação homóloga na gênese de inúmeras doenças genéticas, incluindo o câncer, e a preponderante ação recombinogênica da VA são um sinal de alerta.

Avaliação do potencial genotóxico de amostras ambientais da região hidrográfica da bacia do Lago Guaíba

O uso de bioensaios genéticos é uma importante ferramenta na avaliação da contaminação ambiental. Esta poluição, que em grande parte tem origem nas atividades humanas, é liberada no ambiente tendo como destino final, preferencialmente, os corpos d’água. No Rio Grande do Sul, a maior parcela da população e da produção interna do estado estão localizados na Região Hidrográfica do Lago Guaíba, sendo este, por conseqüência, um grande receptor de contaminantes urbanos, industriais e rurais. Neste contexto, o bivalve exótico Limnoperna fortunei (mexilhão dourado) foi escolhido, com base em dados de sua população e distribuição, como possível organismo biomonitor nesta região. Neste estudo, foram padronizadas as metodologias do ensaio cometa e teste de micronúcleos para hemócitos de L. fortunei. A sensibilidade dos mexilhões in vitro, foi avaliada pela exposição das células à radiação ultravioleta e in vivo pela exposição dos organismos aos agentes químicos com potencial genotóxico sulfato de cobre e pentaclorofenol. A radiação ultravioleta induziu uma relação dose resposta, com dano máximo, detectado pelo ensaio cometa, na dose de 4.2 J/m2. Para as avaliações in vivo, os organismos foram expostos aos agentes químicos por duas horas para o ensaio cometa e 24 e 48 horas para o teste de micronúcleos. Ambos compostos induziram danos gerando uma curva dose-resposta. O sulfato de cobre induziu a maior genotoxicidade na dose de 20 μg/ml, apresentando toxicidade em 48 horas de exposição. Para pentaclorofenol, o máximo de dano foi observado na exposição de 150 μg/L em ambos os ensaios. Animais expostos a pentaclorofenol apresentaram 100% de reparação do DNA 2 horas após a exposição. Em exposição dos mexilhões por sete dias a amostras ambientais contaminadas por compostos genotóxicos, também foi possível a detecção de danos por ambos os ensaios. Após a padronização das metodologias e verificação da sensibilidade, o mexilhão dourado foi utilizado para avaliar o potencial genotóxico de amostras de água superficial e sedimento da Bacia do Guaíba. As amostras de água e sedimento foram coletadas em oito pontos da Região Hidrográfica do Lago Guaíba, cinco na região de foz dos principais rios formadores do lago Guaíba (Gravataí, Sinos, Caí, Jacuí e Taquarí), um na foz do arroio Dilúvio, que corta a cidade de Porto Alegre, e em dois pontos dentro do lago Guaíba (Guaíba PC e Guaíba BR), próximo a locais de liberação de esgoto urbano (Guaíba BR e Guaíba PC). Foram avaliadas as estações do ano inverno e primavera e verão. Os moluscos foram coletados no Parque Estadual de Itapuã e aclimatados por no mínimo 7 dias em laboratório. Os organismos foram expostos por 7 dias as diferentes amostras ambientais, sendo trocado ¼ do volume de água e sedimento a cada 24h. Foi evidenciada indução de dano ao DNA pelas amostras do rio Jacuí, possivelmente relacionado com atividades de extração de carvão nesta região. As amostras do rio Taquari também induziram genotoxicidade, provavelmente como conseqüência da intensa liberação de efluentes da indústria alimentícia na região. Foi possível observar uma fraca relação entre a presença de elementos inorgânicos, detectada pelo método de PIXE (Próton Induced X Ray Emission), no corpo mole dos moluscos e a indução de danos ao DNA. No entanto, mais de 60% dos resultados positivos encontrados em ambos os ensaios, foram relacionados a locais com ampla liberação de esgoto (rio Gravataí, do arroio Dilúvio e os dois locais de coleta no lago Guaíba). Entendendo que a contaminação de origem urbana parece ser o maior problema dentro desta Região Hidrográfica, dois dos locais de coleta que sofrem com esta influência, Guaíba BR e Guaíba PC, foram mais detalhadamente avaliados em duas estações do ano, inverno e verão. Amostras de água superficial e de lixiviado de sedimento foram testadas por método direto quanto à indução de mutagênese pelo ensaio Salmonella/microsoma. Exemplares de L. fortunei, também foram avaliados em dois tipos de exposição: in situ, onde exemplares coletados diretamente nos locais avaliados foram avaliados sem tratamento no laboratório e exposição em laboratório, onde os animais foram coletados em Itapuã e expostos as amostras em laboratório. Apenas uma amostra de água superficial, Guaíba BR no inverno, apresentou mutagenicidade na linhagem TA98 em presença de ativação metabólica. Esta mesma amostra induziu danos ao DNA, detectados pelo ensaio cometa, em hemócitos de moluscos expostos em laboratório e coletados in situ e também aumentou a freqüência de micronúcleos em animais expostos in situ. As amostras do ponto Guaíba PC induziram aumento significativo de micronúcleos em moluscos expostos tanto em laboratório quanto in situ. A influência de elementos inorgânicos, detectados pelo método de PIXE nas amostras de água e no corpo mole dos moluscos, parece ser menos importante do que a contaminação por compostos orgânicos. Estes resultados salientam a forte influência de contaminantes orgânicos nesta região, destacando o biomonitoramento com o mexilhão dourado como uma importante ferramenta no diagnóstico deste tipo de contaminação.