The role of GAPDH in maintaining the functional state of the DNA repair enzyme APE1

Les sites apuriniques/apyrimidiniques (AP) sont des sites de l’ADN hautement mutagène. Les dommages au niveau de ces sites peuvent survenir spontanément ou être induits par une variété d’agents. Chez l’humain, les sites AP sont réparés principalement par APE1, une enzyme de réparation de l’ADN qui fait partie de la voie de réparation par excision de base (BER). APE1 est une enzyme multifonctionnelle; c’est une AP endonucléase, 3’-diestérase et un facteur redox impliqué dans l’activation des facteurs de transcription. Récemment, il a été démontré qu’APE1 interagit avec l’enzyme glycolytique GAPDH. Cette interaction induit l’activation d’APE1 par réduction. En outre, la délétion du gène GAPDH sensibilise les cellules aux agents endommageant l’ADN, induit une augmentation de formation spontanée des sites AP et réduit la prolifération cellulaire. A partir de toutes ces données, il était donc intéressant d’étudier l’effet de la délétion de GAPDH sur la progression du cycle cellulaire, sur la distribution cellulaire d’APE1 et d’identifier la cystéine(s) d’APE1 cible(s) de la réduction par GAPDH. Nos travaux de recherche ont montré que la déficience en GAPDH cause un arrêt du cycle cellulaire en phase G1. Cet arrêt est probablement dû à l’accumulation des dommages engendrant un retard au cours duquel la cellule pourra réparer son ADN. De plus, nous avons observé des foci nucléaires dans les cellules déficientes en GAPDH qui peuvent représenter des agrégats d’APE1 sous sa forme oxydée ou bien des focis de la protéine inactive au niveau des lésions d’ADN. Nous avons utilisé la mutagénèse dirigée pour créer des mutants (Cys en Ala) des sept cystéines d’APE1 qui ont été cloné dans un vecteur d’expression dans les cellules de mammifères. Nous émettons l’hypothèse qu’au moins un mutant ou plus va être résistant à l’inactivation par oxydation puisque l’alanine ne peut pas s’engager dans la formation des ponts disulfures. Par conséquent, on anticipe que l’expression de ce mutant dans les cellules déficientes en GAPDH pourrait restaurer une distribution cellulaire normale de APE1, libérerait les cellules de l’arrêt en phase G1 et diminuerait la sensibilité aux agents endommageant l’ADN. En conclusion, il semble que GAPDH, en préservant l’activité d’APE1, joue un nouveau rôle pour maintenir l’intégrité génomique des cellules aussi bien dans les conditions normales qu’en réponse au stress oxydatif.

Bcl-xL regulation and function in cell cycle checkpoints and progression

Quelques évidences suggèrent que Bcl-xL, un membre anti-apoptotique de la famille Bcl-2, possède également des fonctions au niveau du cycle cellulaire et de ses points-contrôle. Pour étudier la régulation et fonction de Bcl-xL au cours du cycle cellulaire, nous avons généré et exprimé dans des cellules humaines une série de mutants de phosphorylation incluant Thr41Ala, Ser43Ala, Thr47Ala, Ser49Ala, Ser56Ala, Ser62Ala et Thr115Ala. L'analyse de cette série de mutants révèle que les cellules exprimant Bcl-xL(Ser62Ala) sont moins stables au point-contrôle G2 du cycle cellulaire comparées aux cellules exprimant le type sauvage ou les autres mutants de phosphorylation incluant Thr41Ala, Ser43Ala, Thr47Ala, Ser56Ala et Thr115Ala. Les études de cinétiques de phosphorylation et de localisation de phospho-Bcl-xL(Ser62) dans des cellules synchronisées et suite à l'activation du point-contrôle en G2 médié par l'étoposide (VP16), nous indiquent que phospho-Bcl-xL(Ser62) migre dans les corps nucléolaires durant l'arrêt en G2 dans les cellules exposées au VP16. Une série d'expériences incluant des essais kinase in vitro, l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques et d'ARN interférant, nous révèlent que Polo kinase 1 (PLK1) et MAPK9/JNK2 sont les protéines kinase impliquées dans la phosphorylation de Bcl-xL(Ser62), et pour son accumulation dans les corps nucléolaires pendant le point-contrôle en G2. Nos résultats indiquent que durant le point-contrôle en G2, phospho-Bcl-xL(Ser62) se lie et se co-localise avec CDK1(CDC2), le complexe cycline-kinase qui contrôle l'entrée en mitose. Nos résultats suggèrent que dans les corps nucléolaires, phospho-Bcl-xL(Ser62) stabilise l'arrêt en G2 en séquestrant CDK1(CDC2) pour retarder l'entrée en mitose. Ces résultats soulignent également que les dommages à l'ADN influencent la composition des corps nucléolaires, structure nucléaire qui émerge maintenant comme une composante importante de la réponse aux dommages à l'ADN. Dans une deuxième étude, nous décrivons que les cellules exprimant le mutant de phosphorylation Bcl-xL(Ser62Ala) sont également plus stables au point-contrôle de l'assemblage du fuseau de la chromatine (SAC) suite à une exposition au taxol, comparées aux cellules exprimant le type sauvage ou d'autres mutants de phosphorylation de Bcl-xL, incluant Thr41Ala, Ser43Ala, Thr47Ala, Ser56Ala. Cet effet est indépendent de la fonction anti-apoptotique de Bcl-xL. Bcl-xL(Ser62) est fortement phosphorylé par PLK1 et MAPK14/SAPKp38α à la prométaphase, la métaphase et à la frontière de l'anaphase, et déphosphorylé à la télophase et la cytokinèse. Phospho-Bcl-xL(Ser62) se trouve dans les centrosomes avec γ-tubuline, le long du fuseau mitotique avec la protéine moteure dynéine et dans le cytosol mitotique avec des composantes du SAC. Dans des cellules exposées au taxol, phospho-Bcl-xL(Ser62) se lie au complexe inhibiteur CDC20/MAD2/BUBR1/BUB3, alors que le mutant Bcl-xL(Ser62Ala) ne se lie pas à ce complexe. Ces résultats indiquent que durant le SAC, la phosphorylation de Bcl-xL(Ser62) accélère la résolution du SAC et l'entrée des cellules en anaphase. Des expériences bloquant l'expression de Bcl-xL révèlent ègalement un taux très élevé de cellules tétraploïdes et binuclées après un traitement au nocodazole, consistant avec une fonction de Bcl-xL durant la mitose et dans la stabilité génomique. Dans la troisième étude, l'analyse fonctionnelle de cette série de mutants de phosphorylation indique également que les cellules exprimant Bcl-xL(Ser49Ala) sont moins stables durant le point-contrôle G2 et entre en cytokinèse plus lentement dans des cellules exposées aux inhibiteurs de la polymérisation/dépolymérisation des tubulines, composantes des microtubules. Ces effets de Bcl-xL(Ser49Ala) sont indépendents de sa fonction anti-apoptotique. La phosphorylation de Bcl-xL(Ser49) est dynamique au cours du cycle cellulaire. Dans des cellules synchronisées, Bcl-xL(Ser49) est phosphorylé en phase S et G2, déphosphorylé à la prométaphase, la métaphase et à la frontière de l'anaphase, et re-phosphorylé durant la télophase et la cytokinèse. Au cours du point-contrôle G2 induit par les dommages à l'ADN, un pool important de phospho-Bcl-xL(Ser49) se trouve aux centrosomes, un site important pour la régulation de l'entrée en mitose. Durant la télophase et la cytokinèse, phospho-Bcl-xL(Ser49) se trouve le long des microtubules avec la protéine moteure dynéine et dans le cytosol mitotique. Finalement, nos résultats suggèrent que PLK3 est responsable de la phosphorylation de Bcl-xL(Ser49), une protéine kinase impliquée pour l'entrée des cellules en mitose et pour la progression de la mitose jusqu'à la division cellulaire.

Caractérisation structurale et fonctionnelle des interactions impliquant TFIIH et la machinerie de réparation de l’ADN

La réparation de l’ADN par excision des nucléotides (NER) est un mécanisme capable de retirer une large variété de lésions causant une distorsion de la double hélice, comme celles causées par les rayons ultraviolets (UV). Comme toutes les voies de réparation de l’ADN, la NER contribue à la prévention de la carcinogénèse en prévenant la mutation de l’ADN. Lors de ce processus, il y a d’abord reconnaissance de la lésion par la protéine XPC/Rad4 (humain/levure) qui recrute ensuite TFIIH. Ce complexe déroule l’ADN par son activité hélicase et recrute l’endonucléase XPG/Rad2 ainsi que d’autres protéines nécessaires à l’excision de l’ADN. Lors de son arrivée au site de lésion, XPG/Rad2 déplace XPC/Rad4. TFIIH agit également lors de la transcription de l’ADN, entre autres par son activité hélicase. Outre cette similarité de la présence de TFIIH lors de la transcription et la réparation, il est possible de se demander en quoi les deux voies sont similaires. Nous nous sommes donc intéressés aux interactions impliquant TFIIH et la machinerie de réparation de l’ADN. Nous avons donc entrepris une caractérisation structurale et fonctionnelle de ces interactions. Nous avons découvert que Rad2 et Rad4 possèdent un motif d’interaction en nous basant sur d’autres interactions de la sous-unité Tfb1 de TFIIH. Par calorimétrie à titrage isotherme, nous avons observé que les segments de ces deux protéines contenant ce motif interagissent avec une grande affinité au domaine PH de Tfb1. Le site de liaison de ces segments sur Tfb1PH est très semblable au site de liaison du domaine de transactivation de p53 et au domaine carboxy-terminal de TFIIEα avec Tfb1PH, tel que démontré par résonance magnétique nucléaire (RMN). De plus, tous ces segments peuvent faire compétition les uns aux autres pour la liaison à Tfb1PH. Nous avons aussi démontré in vivo chez la levure qu’une délétion de Tfb1PH crée une sensibilité aux radiations UV. De plus, la délétion de multiples segments de Rad2 et Rad4, dont les segments d’interaction à Tfb1PH, est nécessaire pour voir une sensibilité aux rayons UV. Ainsi, de multiples interactions sont impliquées dans la liaison de Rad2 et Rad4 à TFIIH. Finalement, les structures des complexes Rad2-Tfb1PH et Rad4-Tfb1PH ont été résolues par RMN. Ces structures sont identiques entre elles et impliquent des résidus hydrophobes interagissant avec des cavités peu profondes de Tfb1PH. Ces structures sont très semblables à la structure de TFIIEα-p62PH. Ces découvertes fournissent ainsi un lien important entre la transcription et la réparation de l’ADN. De plus, elles permettent d’émettre un modèle du mécanisme de déplacement de XPC/Rad4 par XPG/Rad2 au site de dommage à l’ADN. Ces connaissances aident à mieux comprendre les mécanismes de maintient de la stabilité génomique et peuvent ainsi mener à développer de nouvelles thérapies contre le cancer.

The role of ubiquitination and deubiquitination in the regulation of BRCA1 function during genotoxic stress

BRCA1 est un suppresseur de tumeur majeur jouant un rôle dans la transcription, la réparation de l’ADN et le maintien de la stabilité génomique. En effet, des mutations dans le gène BRCA1 augmentent considerablement le risque de cancers du sein et de l’ovaire. BRCA1 a été en majorité caractérisé pour son rôle dans la réparation de l’ADN par la voie de recombinaison homologue (HR) en présence de bris double brins, par example, induits par l’irradiation gamma (IR). Cependant, la fonction de BRCA1 dans d’autres voies de réparation de l’ADN, comme la réparation par excision de nucléotides (NER) ou par excision de base (BER), demeurent toutefois obscures. Il est donc important de comprendre la régulation de BRCA1 en présence d’agents génotoxiques comme le méthyle méthanesulfonate (MMS) ou l’UV, qui promouvoient le BER et le NER respectivement. Nos observations suggèrent que BRCA1 est dégradée par le protéasome après traitement avec le MMS ou les UV, et non avec l’IR. Par ailleurs, cette dégradation semble compromettre le recrutement de Rad51, suggérant que la voie de HR est inhibée. Nos résultats suggèrent que la HR est inhibée afin d’éviter l’activation simultanée de multiples voies de réparation. Nous avons aussi observé que la dégradation BRCA1 est réversible et que la restauration des niveaux de BRCA1 coïncide avec le recrutement de Rad51 aux sites de dommages. Cela suggère que la HR est réactivée tardivement par les bris double brins générés suite à l’effondrement des fourches de réplication. Ayant observé que BRCA1 est hautement régulé par l’ubiquitination et est ciblé par le protéasome pour dégradation, nous avons émis une hypothèse que BRCA1 est régulé par des déubiquitinases. Cela amène à caractériser plus en profondeur par un criblage en déplétant les déubiquitinases individuellement par RNAi et en observant leur effet sur le recrutement de BRCA1 et des protéines reliées à cette voie. Un criblage préliminaire nous a permi d’identifié candidats potentiels tel que BAP1, CXORF53, DUB3, OTUB1 et USP36.

Rôle de la déubiquitinase BAP1 dans la réponse cellulaire aux dommages à l'ADN

L'ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle central dans divers processus biologiques. Elle peut être contrecarrée par les déubiquitinases (DUBs). "BRCA1-Associated Protein 1" (BAP1) est une déubiquitinase, qui fait partie de complexes multiprotéiques, possèdant une fonction de suppression tumorale ainsi qu'un potentiel anti-métastatique. De plus, BAP1 est phosphorylée suite aux dommages à l’ADN par les kinases ATM/ATR. En nous basant sur ces données, nous avons purifié les protéines associées à BAP1 dans des conditions de stress génotoxique. Bien que la composition du complexe et l’activité DUB semblent inchangées, nous avons pu identifier des changements critiques dans les niveaux et les sites de phosphorylation, confirmant la régulation de BAP1 suite aux dommages à l’ADN. En déplétant BAP1 par ARNi et en utilisant des mutants dominants négatifs, nous avons obtenu des résultats suggèrant que suite au stress génotoxique, cette DUB est requise pour prolonger le point de contrôle en G2/M et ce, en retardant la reprise du cycle cellulaire. D'un autre côté, l'expression de BAP1 dans des cellules cancéreuses qui en sont déficientes restore une ploïdie normale et diminue la fréquence d'aberrations nucléaires, suggérant que cette protéine joue un rôle dans la stabilité génomique. Nos résultats suggèrent fortement que BAP1 joue un rôle dans la réponse des cellules au stress génotoxique et la stabilité génomique. Nos travaux permettront ainsi d’identifier et de caractériser les voies de signalisation cellulaire régulant l’activité et la fonction de BAP1 durant les périodes d’exposition à des agents qui endommagent l’ADN. Les connaissances acquises seront donc d’une valeur tangible pour nôtre compréhension de la mutagenèse induite par des agents carcinogènes, un déterminant clé de la formation des tumeurs.

Caractérisation biochimique du complexe Smc5-6

Les membres de la famille SMC (Structural Maintenance of Chromosomes), présents dans tous les domaines de la vie, sont impliqués dans des processus allant de la cohésion des chromatides-sœurs jusqu’à la réparation de l’ADN. Chacun des membres de cette famille, composée de 6 membres (Smc1 à Smc6), s’associe avec un autre membre ainsi qu’à des sous-unités non-SMC pour former 3 complexes : cohésine, condensine et Smc5-6. L’implication du complexe Smc5-6 dans plusieurs aspects du maintien de l’intégrité génomique est bien démontrée. Néanmoins, une question fondamentale concernant ce complexe demeure encore sans réponse: comment peut-il être impliqué dans autant d’aspects de la vie d’une cellule? Encore à ce jour, il est difficile de répondre à cette question en raison du manque d’information disponible au sujet des activités biochimiques de ce complexe. C’est pourquoi l’objectif de ce travail consiste en la caractérisation biochimique du complexe Smc5-6. La biochimie de cohésine et condensine suggère diverses possibilités en ce qui a trait aux activités biochimiques du complexe Smc5-6. La première étape de mon projet fut donc d’élaborer une procédure pour la purification de Smc5 et Smc6 après surexpression en levure. Après plusieurs expériences, il apparut clair que les deux protéines possèdent une activité de liaison à l’ADN simple brin (ADNsb) ainsi qu’à l’ADN double brins (ADNdb) et que, même si les protéines peuvent se lier aux deux types d’ADN, elles possèdent une plus grande affinité pour l’ADNsb. De plus, ces expériences permirent de démontrer que l’interaction entre Smc5 ou Smc6 et l’ADNsb est très stable, alors que l’interaction avec l’ADNdb ne l’est pas. Suite à l’obtention de ces résultats, la seconde étape fut la détermination de la ou des partie(s) de Smc5 et Smc6 permettant la liaison à l’ADN. Pour répondre à cette question, une dissection moléculaire fut réalisée, suivi d’une caractérisation des différents domaines constituants Smc5 et Smc6. De cette façon, il fut possible de démontrer qu’il existe deux sites de liaison à l’ADN sur Smc5 et Smc6 ; le premier site se trouvant dans le domaine «hinge» ainsi que dans la région adjacente du domaine «coiled-coil» et le second au niveau de la tête ATPase des deux protéines. Bien que les deux domaines puissent lier l’ADNsb, il fut démontré qu’une différence majeure existe au niveau de leur affinité pour ce type d’ADN. En effet, le domaine «hinge» possède une affinité plus forte pour l’ADNsb que la tête ATPase. De plus, cette dernière est incapable de lier l’ADNdb alors que le domaine «hinge» le peut. L’identification des sites de liaison à l’ADN sur Smc5 et Smc6 permettra de créer de nouveaux mutants possédant un défaut dans la liaison à l’ADN. Ainsi, l’étude du complexe Smc5-6 durant la réparation de l’ADN in vivo sera facilité.

Le maintien de la stabilité génomique du plastide : un petit génome d’une grande importance

Chez les plantes, le génome plastidique est continuellement exposé à divers stress mutagènes, tels l’oxydation des bases et le blocage des fourches de réplication. Étonnamment, malgré ces menaces, le génome du plastide est reconnu pour être très stable, sa stabilité dépassant même celle du génome nucléaire. Néanmoins, les mécanismes de réparation de l’ADN et du maintien de la stabilité du génome plastidique sont encore peu connus. Afin de mieux comprendre ces processus, nous avons développé une approche, basée sur l’emploi de la ciprofloxacine, qui nous permet d’induire des bris d’ADN double-brins (DSBs) spécifiquement dans le génome des organelles. En criblant, à l’aide de ce composé, une collection de mutants d’Arabidopsis thaliana déficients pour des protéines du nucléoïde du plastide, nous avons identifié 16 gènes vraisemblablement impliqués dans le maintien de la stabilité génomique de cette organelle. Parmi ces gènes, ceux de la famille Whirly jouent un rôle primordial dans la protection du génome plastidique face aux réarrangements dépendants de séquences de microhomologie. Deux autres familles de gènes codant pour des protéines plastidiques, soit celle des polymérases de types-I et celle des recombinases, semblent davantage impliquées dans les mécanismes conservateurs de réparation des DSBs. Les relations épistatiques entre ces gènes et ceux des Whirly ont permis de définir les bases moléculaires des mécanismes de la réparation dépendante de microhomologies (MHMR) dans le plastide. Nous proposons également que ce type de mécanismes servirait en quelque sorte de roue de secours pour les mécanismes conservateurs de réparation. Finalement, un criblage non-biaisé, utilisant une collection de plus de 50,000 lignées mutantes d’Arabidopsis, a été réalisé. Ce criblage a permis d’établir un lien entre la stabilité génomique et le métabolisme des espèces réactives oxygénées (ROS). En effet, la plupart des gènes identifiés lors de ce criblage sont impliqués dans la photosynthèse et la détoxification des ROS. Globalement, notre étude a permis d’élargir notre compréhension des mécanismes du maintien de la stabilité génomique dans le plastide et de mieux comprendre l’importance de ces processus.

Biochemical and functional characterization of the tumor suppressors BRCA1 and BAP1

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer.

Suco de laranja e vitamina C : efeito sobre a estabilidade genômica

Existem evidências crescentes indicando a associação entre dietas ricas em frutas e vegetais e a diminuição da incidência de câncer. O suco de laranja (OJ) pode ser incluído entre os alimentos com potencial quimioprotetor e seu estudo é muito relevante pelo amplo consumo desta bebida. O OJ possui vários nutrientes e compostos bioativos com atividades antioxidante, antimutagênica, anticarcinogênica e antiaterogênica, entre outras. A vitamina C (Vit C) é um dos nutrientes mais abundantes no OJ, e o único nutriente que pode ser provido em quantidade superior à recomendação diária por uma única porção de 200 mL de OJ. A Vit C, a exemplo de outros componentes do OJ, pode ser tanto benéfica quanto maléfica para os sistemas biológicos, dependendo do contexto metabólico. Neste sentido, vários nutrientes presentes no OJ têm sido identificados como mutagênicos ou carcinogênicos, especialmente quando administrados de forma isolada. Este estudo utilizou o ensaio Cometa alcalino em sangue de camundongos (in vivo) para avaliar: 1) a genotoxicidade do OJ e da Vit C; 2) a genotoxicidade do FeSO4 e do CuSO4: 3) o efeito modulador do OJ e da Vit C sobre a genotoxicidade do FeSO4 e CuSO4, bem como do metilmetanosulfonato (MMS) e da ciclofosfamida (CP). A versão alcalina do ensaio Cometa foi utilizada para avaliar o dano no DNA em células brancas do sangue periférico de camundongos. Adicionalmente, os níveis de cobre e ferro no sangue e no fígado dos camundongos tratados com metais e OJ foram avaliados pela metodologia de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission). Grupos com pelo menos 6 camundongos (metade de cada sexo) foram tratados por gavage com uma ou duas doses de água (controle), CP, MMS, FeSO4 ou CuSO4. OJ (0.1 mL/Kg) foi administrado tanto antes (pré-tratamento) quanto após a administração das substâncias-teste (pós-tratamento). A Vit C (1 e 30 mg/Kg) foi administrada apenas no pós-tratamento. O dano no DNA foi avaliado 24 e 48 h após o início do tratamento. Após 24 h, o OJ induziu um suave aumento no dano no DNA, enquanto a Vit C foi genotóxica (30 mg/Kg > 1 mg/Kg). O tratamento duplo com Vit C (a 0 e a 24 h) induziu uma resposta genotóxica cumulativa a 48 h, que foi mais intensa para a dose maior. O FeSO4 e o CuSO4 foram genotóxicos após 24 h, mas tiveram seu dano efetivamente reparado após 48 h do tratamento. O pré-tratamento com OJ reduziu a genotoxicidade do FeSO4 e do CuSO4 (efeito preventivo). O pós-tratamento com OJ também reduziu a genotoxicidade do CuSO4 (efeito reparador). O OJ mostrou tanto efeito preventivo quanto reparador sobre a genotoxicidade do MMS. O OJ teve apenas efeito reparador sobre a CP. Ambas doses de Vit C aumentaram os danos no DNA causados pelo FeSO4 e pelo CuSO4. Adicionalmente, os níveis de cobre e ferro no sangue e no fígado dos camundongos tratados com metais e OJ foram avaliados pela metodologia de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission). Grupos com pelo menos 6 camundongos (metade de cada sexo) foram tratados por gavage com uma ou duas doses de água (controle), CP, MMS, FeSO4 ou CuSO4. OJ (0.1 mL/Kg) foi administrado tanto antes (pré-tratamento) quanto após a administração das substâncias-teste (pós-tratamento). A Vit C (1 e 30 mg/Kg) foi administrada apenas no pós-tratamento. O dano no DNA foi avaliado 24 e 48 h após o início do tratamento. Após 24 h, o OJ induziu um suave aumento no dano no DNA, enquanto a Vit C foi genotóxica (30 mg/Kg > 1 mg/Kg). O tratamento duplo com Vit C (a 0 e a 24 h) induziu uma resposta genotóxica cumulativa a 48 h, que foi mais intensa para a dose maior. O FeSO4 e o CuSO4 foram genotóxicos após 24 h, mas tiveram seu dano efetivamente reparado após 48 h do tratamento. O pré-tratamento com OJ reduziu a genotoxicidade do FeSO4 e do CuSO4 (efeito preventivo). O pós-tratamento com OJ também reduziu a genotoxicidade do CuSO4 (efeito reparador). O OJ mostrou tanto efeito preventivo quanto reparador sobre a genotoxicidade do MMS. O OJ teve apenas efeito reparador sobre a CP. Ambas doses de Vit C aumentaram os danos no DNA causados pelo FeSO4 e pelo CuSO4. processado e armazenado de forma a preservar o seu potencial biológico é um alimento sugerido como uma das porções de uma dieta equilibrada (contendo pelo menos 5 porções de frutas e vegetais), recomendada para uma vida saudável e longeva.

Dietary components may prevent mutation-related diseases in humans

Since it is not always possible to reduce human exposure to mutagens, attempts have been directed to identify potential antimutagens and anticarcinogens for use in protecting the population against environmental disease. The purpose of this paper is to provide the reader with information about the antimutagenic and anticarcinogenic potentials of some dietary constituents and foods widely consumed in Brazil, and to reinforce diet as a key factor in determining genomic stability and preventing human diseases. In this report, we have summarized data that show interactive effects between some dietary components and specific chemical mutagens or carcinogens using in vitro and in vivo short- or medium-term assays. The summary indicates that certain dietary compounds may be useful agents for disease prevention. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of the genetic diversity of Mycobacterium tuberculosis in São Paulo city, Brazil

Background: Tuberculosis is a major health problem in São Paulo, Brazil, which is the most populous and one of the most cosmopolitan cities in South America. To characterize the genetic diversity of Mycobacterium tuberculosis in the population of this city, the genotyping techniques of spoligotyping and MIRU were applied to 93 isolates collected in two consecutive years from 93 different tuberculosis patients residing in São Paulo city and attending the Clemente Ferreira Institute (the reference clinic for the treatment of tuberculosis). Findings. Spoligotyping generated 53 different spoligotype patterns. Fifty-one isolates (54.8%) were grouped into 13 spoligotyping clusters. Seventy- two strains (77.4%) showed spoligotypes described in the international databases (SpolDB4, SITVIT), and 21 (22.6%) showed unidentified patterns. The most frequent spoligotype families were Latin American Mediterranean (LAM) (26 isolates), followed by the T family (24 isolates) and Haarlem (H) (11 isolates), which together accounted for 65.4% of all the isolates. These three families represent the major genotypes found in Africa, Central America, South America and Europe. Six Spoligo-International- types (designated SITs by the database) comprised 51.8% (37/72) of all the identified spoligotypes (SIT53, SIT50, SIT42, SIT60, SIT17 and SIT1). Other SITs found in this study indicated the great genetic diversity of M. tuberculosis, reflecting the remarkable ethnic diversity of São Paulo city inhabitants. The MIRU technique was more discriminatory and did not identify any genetic clusters with 100% similarity among the 93 isolates. The allelic analysis showed that MIRU loci 26, 40, 23 and 10 were the most discriminatory. When MIRU and spoligotyping techniques were combined, all isolates grouped in the 13 spoligotyping clusters were separated. Conclusions: Our data indicated the genomic stability of over 50% of spoligotypes identified in São Paulo and the great genetic diversity of M. tuberculosis isolates in the remaining SITs, reflecting the large ethnic mix of the São Paulo city inhabitants. The results also indicated that in this city, M. tuberculosis isolates acquired drug resistance independently of genotype and that resistance was more dependent on the selective pressure of treatment failure and the environmental circumstances of patients. © 2011 Leite et al; licensee BioMed Central Ltd.

Cytogenetic instability of dental pulp stem cell lines

Human adult stem cells (hASCs) offer a potentially renewable source of cell types that are easily isolated and rapidly expanded for use in regenerative medicine and cell therapies without the complicating ethical problems that are associated with embryonic stem cells. However, the eventual therapeutic use of hASCs requires that these cells and their derivatives maintain their genomic stability. There is currently a lack of systematic studies that are aimed at characterising aberrant chromosomal changes in cultured ASCs over time. However, the presence of mosaicism and accumulation of karyotypic abnormalities within cultured cell subpopulations have been reported. To investigate cytogenetic integrity of cultured human dental stem cell (hDSC) lines, we analysed four expanded hDSC cultures using classical G banding and fluorescent in situ hybridisation (FISH) with X chromosome specific probe. Our preliminary results revealed that about 70% of the cells exhibited karyotypic abnormalities including polyploidy, aneuploidy and ring chromosomes. The heterogeneous spectrum of abnormalities indicates a high frequency of chromosomal mutations that continuously arise upon extended culture. These findings emphasise the need for the careful analysis of the cytogenetic stability of cultured hDSCs before they can be used in clinical therapies.

Untersuchung der DNA-Reparatur in humanen Lymphozyten

Oxidative DNA-Schäden, wie 7,8-Dihydro-8-oxoguanin (8-oxoG), werden kontinuierlich in allen Zellen durch endogene und exogene Noxen gebildet. Ohne eine effektive Reparatur können DNA-Schäden nach erfolgter Replikation als Mutationen fixiert werden und somit die Kanzerogenese initiieren.rnUntersuchungsgegenstand dieser Arbeit war die Reparatur, vorrangig von oxidativen DNA-Schäden, in humanen Lymphozyten. Dabei sollte ebenfalls überprüft werden, inwiefern eine Aktivierung dieser Immunzellen, die u.a. zu einer Initiierung der Proliferation führt, modulierend auf die DNA-Reparatur wirkt. Für diese Untersuchungen wurden primäre Lymphozyten aus Buffy Coats isoliert. Eine Aktivierung von T Lymphozyten, welche physiologisch Antigen-vermittelt über den T-Zell-Rezeptor verläuft, wurde durch eine ex vivo Stimulation mit Phytohämagglutinin (PHA) nachgeahmt. Die Induktion oxidativer DNA-Basenmodifikationen erfolgte mit Hilfe des Photosensibilisators Acridinorange in Kombination mit sichtbarem Licht. Das Schadensausmaß sowie die Reparatur wurden mittels der Alkalischen Elution unter Nutzung der Reparaturendonuklease Fpg bestimmt.rnDie Ergebnisse zeigten, dass global keine Reparatur induzierter oxidativer DNA-Schäden in primären Lymphozyten stattfindet. Eine Aktivierung der Lymphozyten mittels PHA führte hingegen zu einer deutlichen Reduktion der induzierten DNA-Schäden innerhalb einer 24-stündigen Reparaturzeit. Diese verbesserte Reparatur konnte auf eine Steigerung der Transkription und somit eine erhöhte Proteinmenge von OGG1, welches die Reparatur von 8-oxoG DNA-Glykosylase initiiert, zurückgeführt werden. Weiterführende mechanistische Untersuchungen deuten darauf hin, dass der transkriptionellen Regulation von OGG1 eine Aktivierung der JNK-Signalkaskade zugrunde liegt. Als ein verantwortlicher Transkriptionsfaktor konnte NF-YA identifiziert werden. Dessen erhöhte Bindung am OGG1-Promotor in Folge einer PHA-Stimulation konnte durch eine JNK-Hemmung reduziert werden.rnDie Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine Aktivierung von Lymphozyten, welche die Proliferation initiiert und dadurch mit dem Risiko für die Entstehung von Mutationen und malignen Entartungen verknüpft ist, gleichzeitig eine transkriptionelle Hochregulation von OGG1 bewirkt, die die Reparatur oxidativer DNA-Schäden sicherstellt. Die Fähigkeit zur Steigerung der DNA-Reparatur unter den gezeigten Bedingungen bietet den proliferierenden Zellen einen Schutzmechanismus zur Erhaltung ihrer genomischen Stabilität.rn

The role of XPF in recombinational repair

The DNA repair gene, XPF, is implicated in numerous processes relating to maintenance of genomic stability. The experiments presented herein were designed to investigate the role of XPF in homologous recombination processes. Specifically, the role of XPF in plasmid-chromosome and intrachromosomal recombination was evaluated. To interrogate the mechanistic role of XPF in plasmid-chromosome recombination, a homologous gene targeting system at the APRT locus in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells was used. The targeting vector is linearized within 900 base pairs of heterology, which generates a substrate with long, nonhomologous 3′-OH ends that must be efficiently processed, presumably by the Xpf/Ercc1 heterodimer, prior to a productive recombination event. These experiments demonstrated a significant decrease in the targeted gene recombination frequency and a significant change to the recombinant product distributions in XPF- and ERCC1-deficient CHO cell lines, which suggest that the Xpf/Ercc1 heterodimer is essential for strand invasion recombination involving the processing of long, nonhomologous tails. In order to evaluate the role of XPF in intrachromosomal recombination, direct APRT repeat constructs at the chromosomal APRT locus in XPF-proficient and XPF-deficient CHO cells were used in spontaneous and DSB-induced recombination experiments. A defect in intrachromosomal recombination was only shown for UV41-derived XPF -deficient CHO cells, which have a severe interstrand crosslinking phenotype. The results of these studies demonstrate a requirement for XPF function in both plasmid-chromosome and intrachromosomal recombination, specifically in removal of long, single-stranded 3′-OH DNA ends. In addition, these studies identified a correlation between the interstrand cross-linking phenotype and the intrachromosomal recombination phenotype of each CHO cell line, but did not demonstrate a correlation between the interstrand cross-linking phenotype and the plasmid-chromosome recombination phenotype of these CHO cell lines. ^

The role of ATM in the cell cycle control of V(D)J recombination

Lymphocyte development requires the assembly of diversified antigen receptor complexes generated by the genetically programmed V(D)J recombination event. Because germline DNA is cut, introducing potentially dangerous double-stranded breaks (DSBs) and rearranged prior to repair, its activity is limited to the non-cycling stages of the cell cycle, G0/G1. The potential involvement of a key mediator, Ataxia Telangiectasia Mutated or ATM, in the DNA damage response (DDR) and cell cycle checkpoints has been implicated in recombination, but its role is not fully understood. Thymic lymphomas from ATM deficient mice contain clonal chromosomal translocations involving the T-cell antigen receptor (TCR). A previous report found ATM and its downstream target p53 associated with V(D)J intermediates, suggesting the DDR senses recombination. In this study, we sought to understand the role of ATM in V(D)J recombination. Developing thymocytes from ATM deficient mice were analyzed according to the cell cycle to detect V(D)J intermediates. Examination of all TCR loci in the non-cycling (G0/G1) and cycling (S/G2/M) fractions revealed the persistence of intermediates in ATM deficient thymocytes, contrary to the wild-type in which intermediates are found only during G0/G1. Further analysis found no defect in end-joining of intermediates, nor were they detected in developed T-cells. Based upon the presence of persisting intermediates, the recombination initiating nuclease Rag-2 was examined; strict regulation limits it to G 0/G1. Rag-2 regulation was not affected by an ATM deficiency as Rag-2 expression remained contained within G0/G 1, indicating recombination is not continuous. To determine if an ATM deficiency affects recognition of V(D)J breaks, sites of recombination identified by a TCR locus or Rag expression were analyzed according to co-localization with a DDR factor phosphorylated immediately after DNA damage, phosphorylated H2AX (γH2AX). No differences in co-localization were found between the wild-type and ATM deficiency, demonstrating ATM deficient lymphocytes retain the ability to recognize DSBs. Together, these results suggest ATM is necessary in the cell cycle regulation of recombination but not essential for the identification of V(D)J breaks. ATM ensures the containment of intermediates within G0/G1 and maintains genomic stability of developing lymphocytes, emphasizing its fundamental role in preventing tumorigenesis.^