Cdk1 Restrains NHEJ through Phosphorylation of XRCC4-like Factor Xlf1

Eukaryotic cells use two principal mechanisms for repairing DNA double-strand breaks (DSBs): homologous recombination (HR) and nonhomologous end-joining (NHEJ). DSB repair pathway choice is strongly regulated during the cell cycle. Cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1) activates HR by phosphorylation of key recombination factors. However, a mechanism for regulating the NHEJ pathway has not been established. Here, we report that Xlf1, a fission yeast XLF ortholog, is a key regulator of NHEJ activity in the cell cycle. We show that Cdk1 phosphorylates residues in the C terminus of Xlf1 over the course of the cell cycle. Mutation of these residues leads to the loss of Cdk1 phosphorylation, resulting in elevated levels of NHEJ repair in vivo. Together, these data establish that Xlf1 phosphorylation by Cdc2(Cdk1) provides a molecular mechanism for downregulation of NHEJ in fission yeast and indicates that XLF is a key regulator of end-joining processes in eukaryotic organisms.

DNA damage induced by acrylamide: roe of genetic polymorphisms in DNA damage levels

RESUMO:Em 1994 a acrilamida (AA) foi classificada pela IARC como um provável cancerígeno para o homem. Para além da utilização de AA em numerosas aplicações industriais, a AA está também presente numa grande variedade de alimentos ricos em amido e processados a temperaturas elevadas. Esta exposição através da ingestão de produtos alimentares despoletou elevadas preocupações ao nível do risco para a saúde pública e poderá implicar um risco adicional para o aparecimento de cancro. A glicidamida (GA), o metabolito epóxido formado a partir da oxidação da AA provavelmente através do citocromo P450 2E1, é considerada por vários estudos, o principal responsável pela carcinogenicidade da AA. Actualmente existe uma escassez de resultados relativamente aos mecanismos de genotoxicidade da AA e GA em células de mamífero. Por este motivo, o objectivo deste estudo centra-se na avaliação das consequências genéticas da exposição à AA e GA, recorrendo-se para tal ao uso de células de mamífero como modelo. Tendo como base este objectivo avaliou-se a citotoxicidade da AA e GA, através do ensaio do MTT, e realizaram-se dois testes citogenéticos, o teste das aberrações cromossómicas (CAs) e o teste da troca de cromátides irmãs (SCEs), de modo a avaliar as lesões de DNA induzidas por estes compostos em células de hamster Chinês V79. Os resultados globalmente mostraram que a GA é mais citotóxica e clastogénica do que a AA. No âmbito deste trabalho, foi também efectuada a quantificação de aductos específicos de DNA, nomeadamente N7-(2-carbamoil-2-hidroxietil)guanina (N7-GA-Gua) e N3-(2-carbamoil-2-hidroxietil)adenina (N3-GA-Ade). Os resultados obtidos permitem afirmar que os níveis de N7-GA-Gua e a concentração de GA apresentam uma relação linear dose-resposta. Foi também identificada uma óptima correlação entre os níveis de N7-GA-Gua e a frequência de troca de cromátides irmãs. Adicionalmente, e de forma a compreender os mecanismos de toxicidade da AA, estudaram-se os mecanismos dependentes da modulação do glutationo reduzido (GSH), nomeadamente da butionina sulfoximina (BSO), um inibidor da síntese de GSH, do GSH-monoetil estér (GSH-EE), um composto permeável nas células e que é intra-celularmente hidrolisado a GSH e ainda do GSH adicionado exogenamente ao meio de cultura, em células V79. Os resultados obtidos reforçaram o papel da modulação do GSH nos efeitos de citotoxicidade e clastogenicidade da AA. Para além dos estudos efetuados com células V79, procedeu-se também à determinação da frequência de SCEs, à quantificação de aductos específicos de DNA, bem como ao ensaio do cometa alcalino em amostras de dadores saudáveis expostos à AA e GA. Tanto os resultados obtidos através do ensaio das SCE, como pela quantificação de aductos específicos de DNA, ambos efectuados em linfócitos estimulados, originaram resultados comparáveis aos obtidos anteriormente para as células V79, reforçando a ideia de que a GA é bastante mais genotóxica do que a AA. Por outro lado, os resultados obtidos pelo ensaio do cometa para exposição à AA e GA mostraram que apenas esta última aumenta o nível das lesões de DNA. Outro objectivo deste trabalho, foi a identificação de possíveis associações existentes entre as lesões de DNA, quantificadas através do ensaio das SCEs e do cometa, e biomarcadores de susceptibilidade, tendo em conta os polimorfismos genéticos individuais envolvidos na destoxificação e nas vias de reparação do DNA (BER, NER, HRR e NHEJ) em linfócitos expostos à GA. Tal permitiu identificar associações entre os níveis de lesão de DNA determinados através do ensaio das SCEs, e os polimorfismos genéticos estudados, apontando para uma possível associação entre o GSTP1 (Ile105Val) e GSTA2 (Glu210Ala) e a frequência de SCEs. Por outro lado, os resultados obtidos através do ensaio do cometa sugerem uma associação entre as lesões de DNA e polimorfismos da via BER (MUTYH Gln335His e XRCC1 Gln39Arg) e da via NER (XPC Ala499val e Lys939Gln), considerando os genes isoladamente ou combinados. Estes estudos contribuem para um melhor entendimento da genotoxicidade e carcinogenicidade da AA e GA em células de mamífero, bem como da variabilidade da susceptibilidade individual na destoxificação e reparação de lesões de DNA provocadas pela exposição a estes xenobióticos alimentares. ----------- ABSTRACT:Acrylamide (AA) has been classified as a probable human carcinogen by IARC. Besides being used in numerous industrial applications, AA is also present in a variety of starchy cooked foods. This AA exposure scenario raised concerns about risk in human health and suggests that the oral consumption of AA is an additional risk factor for cancer. A considerable number of findings strongly suggest that the reactive metabolite glycidamide (GA), an epoxide generated presumably by cytochrome P450 2E1, plays a central role in AA carcinogenesis. Until now there are a scarcity of results concerning the mechanisms of genotoxicity of AA and GA in mammalian cells. In view of that, the study described in this thesis aims to unveil the genetic consequences of AA and GA exposure using mammalian cells as a model system. With this aim we evaluated the cytotoxicity of AA and GA using the MTT assay and subsequently performed two cytogenetic end-points: chromosomal aberrations (CAs) and sister chromatid exchanges (SCEs), in order to evaluate DNA damage induced by these compounds in V79 Chinese hamster cell line. The results showed that GA was more cytotoxic and clastogenic than AA. Within the scope of this thesis the quantification of specific DNA adducts were also performed, namely N7-(2-carbamoyl-2-hydroxyethyl)guanine (N7-GA-Gua) and N3-(2-carbamoyl-2-hydroxyethyl)adenine (N3-GA-Ade). Interestingly, the GA concentration and the levels of N7-GA-Gua presented a linear dose-response relationship. Further, a very good correlation between the levels of N7-GA-Gua and the extent of SCEs were observed. In order to understand the mechanisms of AA-induced toxicity, the modulation of reduced glutathione (GSH)-dependent mechanisms were studied, namely the evaluation of the effect of buthionine sulfoximine (BSO), an effective inhibitor of GSH synthesis, of GSH-monoethyl ester (GSH-EE), a cell permeable compound that is intracellularly hydrolysed to GSH and also of GSH endogenously added to culture medium,z in V79 cell line. The overall results reinforced the role of GSH in the modulation of the cytotoxic and clastogenic effects induced by AA.Complementary to the studies performed in V79 cells, SCEs, specific DNA-adducts and alkaline comet assay in lymphocytes from healthy donors exposed to AA and GA were also evaluated. Both, the frequency of SCE and the quantification of specific GA DNA adducts, produced comparable results with those obtained in V79 cell line, reinforcing the idea that GA is far more genotoxic than AA. Further, the DNA damaging potential of AA and GA in whole blood leukocytes evaluated by the alkaline comet assay, showed that GA, but not AA, increases DNA damage. Additionally, this study aimed to identify associations between DNA damage and biomarkers of susceptibility, concerning individual genetic polymorphisms involved in detoxification and DNA repair pathways (BER, NER, HRR and NHEJ) on the GA-induced genotoxicity assessed by the SCE assay and by the alkaline comet assay. The extent of DNA damage determined by the levels of SCEs induced by GA seems to be modulated by GSTP1 (Ile105Val) and GSTA2 (Glu210Ala) genotypes. Moreover, the results obtained from the comet assay suggested associations between DNA damage and polymorphisms of BER (MUTYH Gln335His and XRCC1 Gln399Arg) and NER (XPC Ala499Val and Lys939Gln) genes, either alone or in combination. The overall results from this study contribute to a better understanding of the genotoxicity and carcinogenicity of AA and GA in mammalian cells, as well as the knowledge about the variability in individual susceptibility involved in detoxification and repair of DNA damage due to these dietary xenobiotics.

PIDD orchestrates translesion DNA synthesis in response to UV irradiation.

PIDD has been implicated in survival and apoptotic pathways in response to DNA damage, and a role for PIDD was recently identified in non-homologous end-joining (NHEJ) repair induced by γ-irradiation. Here, we present an interaction of PIDD with PCNA, first identified in a proteomics screen. PCNA has essential functions in DNA replication and repair following UV irradiation. Translesion synthesis (TLS) is a process that prevents UV irradiation-induced replication blockage and is characterized by PCNA monoubiquitination and interaction with the TLS polymerase eta (polη). Both of these processes are inhibited by p21. We report that PIDD modulates p21-PCNA dissociation, and promotes PCNA monoubiquitination and interaction with polη in response to UV irradiation. Furthermore, PIDD deficiency leads to a defect in TLS that is associated, both in vitro and in vivo, with cellular sensitization to UV-induced apoptosis. Thus, PIDD performs key functions upon UV irradiation, including TLS, NHEJ, NF-κB activation and cell death.

Sequencing human-gibbon breakpoints of synteny reveals mosaic new insertions at rearrangement sites

The gibbon genome exhibits extensive karyotypic diversity with an increased rate of chromosomal rearrangements during evolution. In an effort to understand the mechanistic origin and implications of these rearrangement events, we sequenced 24 synteny breakpoint regions in the white-cheeked gibbon (Nomascus leucogenys, NLE) in the form of high-quality BAC insert sequences (4.2 Mbp). While there is a significant deficit of breakpoints in genes, we identified seven human gene structures involved in signaling pathways (DEPDC4, GNG10), phospholipid metabolism (ENPP5, PLSCR2), beta-oxidation (ECH1), cellular structure and transport (HEATR4), and transcription (ZNF461), that have been disrupted in the NLE gibbon lineage. Notably, only three of these genes show the expected evolutionary signatures of pseudogenization. Sequence analysis of the breakpoints suggested both nonclassical nonhomologous end-joining (NHEJ) and replication-based mechanisms of rearrangement. A substantial number (11/24) of human-NLE gibbon breakpoints showed new insertions of gibbon-specific repeats and mosaic structures formed from disparate sequences including segmental duplications, LINE, SINE, and LTR elements. Analysis of these sites provides a model for a replication-dependent repair mechanism for double-strand breaks (DSBs) at rearrangement sites and insights into the structure and formation of primate segmental duplications at sites of genomic rearrangements during evolution.

A regulatory role for the cohesin loader NIPBL in nonhomologous end joining during immunoglobulin class switch recombination.

DNA double strand breaks (DSBs) are mainly repaired via homologous recombination (HR) or nonhomologous end joining (NHEJ). These breaks pose severe threats to genome integrity but can also be necessary intermediates of normal cellular processes such as immunoglobulin class switch recombination (CSR). During CSR, DSBs are produced in the G1 phase of the cell cycle and are repaired by the classical NHEJ machinery. By studying B lymphocytes derived from patients with Cornelia de Lange Syndrome, we observed a strong correlation between heterozygous loss-of-function mutations in the gene encoding the cohesin loading protein NIPBL and a shift toward the use of an alternative, microhomology-based end joining during CSR. Furthermore, the early recruitment of 53BP1 to DSBs was reduced in the NIPBL-deficient patient cells. Association of NIPBL deficiency and impaired NHEJ was also observed in a plasmid-based end-joining assay and a yeast model system. Our results suggest that NIPBL plays an important and evolutionarily conserved role in NHEJ, in addition to its canonical function in sister chromatid cohesion and its recently suggested function in HR.

The role of MAR elements in DNA recombination

The untargeted integration of foreign DNA into the mammalian cell genome, extensively used in gene therapy and biotechnology, remains an incompletely understood process. It is believed to be based on cellular DNA double strand break (DSB) repair machinery and to involve two major steps: i) the formation of long gene arrays (concatemers), and ii) recombination of the resulting concatemer with the genome. The main DSB repair pathways in eukaryotes include non-homologous end-joining (NHEJ), homologous recombination (HR), and microhomology-mediated end-joining (MMEJ). However, it is still not clear, which of these pathways are responsible for transgene integration. Here, we show that NHEJ is not the primary pathway used by mammalian cells in the transgene integration process, while the components of the HR pathway seem to be important for genomic integration but not concatemerization. Instead, concatemer formation appears to be mediated by a subset of the MMEJ pathway, termed synthesis-dependent MMEJ (SD-MMEJ). This mechanism also seems to be preferentially used for plasmid integration into the genome, as confirmed by the analysis of plasmid-to-genome junction sequences, which were found to display an SD-MMEJ pattern. Therefore, we propose the existence of two distinct SD-MMEJ subpathways, relying on different subsets of enzymes. One of these mechanisms appears to be responsible for concatemerization, while the other mechanism, partially dependent in HR enzymes, seems to mediate recombination with the genome. Previous studies performed by our group suggested that matrix attachment regions (MARs), which are epigenetic regulatory DNA elements that participate in the formation of chromatin boundaries and augment transcription, may mediate increased plasmid integration into the genome of CHO cells by stimulating DNA recombination. In the present work, we demonstrate that MAR-mediated plasmid integration results from the enhanced SD-MMEJ pathway. Analysis of transgene integration loci and junction DNA sequences validated the prevalent use of this pathway by the MAR elements to target plasmid DNA into gene-rich areas of the CHO genome. We propose that this finding should in the future help to engineer cells for improved recombinant protein production. In addition to investigating the process of transgene integration, we designed recombination assays to better characterize the components of the MMEJ and SD-MMEJ pathways. We also used CHO cells expressing cycle-sensitive reporter genes to demonstrate a potential role of HR proteins in the cell cycle regulation.

The eukaryotic Pso2/Snm1/Artemis proteins and their function as genomic and cellular caretakers

DNA double-strand breaks (DSBs) represent a major threat to the genomic stability of eukaryotic cells. DNA repair mechanisms such as non-homologous end joining (NHEJ) are responsible for the maintenance of eukaryotic genomes. Dysfunction of one or more of the many protein complexes that function in NHEJ can lead to sensitivity to DNA damaging agents, apoptosis, genomic instability, and severe combined immunodeficiency. One protein, Pso2p, was shown to participate in the repair of DSBs induced by DNA inter-strand cross-linking (ICL) agents such as cisplatin, nitrogen mustard or photo-activated bi-functional psoralens. The molecular function of Pso2p in DNA repair is unknown, but yeast and mammalian cell line mutants for PSO2 show the same cellular responses as strains with defects in NHEJ, e.g., sensitivity to ICLs and apoptosis. The Pso2p human homologue Artemis participates in V(D)J recombination. Mutations in Artemis induce a variety of immunological deficiencies, a predisposition to lymphomas, and an increase in chromosomal aberrations. In order to better understand the role of Pso2p in the repair of DSBs generated as repair intermediates of ICLs, an in silico approach was used to characterize the catalytic domain of Pso2p, which led to identification of novel Pso2p homologues in other organisms. Moreover, we found the catalytic core of Pso2p fused to different domains. In plants, a specific ATP-dependent DNA ligase I contains the catalytic core of Pso2p, constituting a new DNA ligase family, which was named LIG6. The possible functions of Pso2p/Artemis/Lig6p in NHEJ and V(D)J recombination and in other cellular metabolic reactions are discussed.

Deletion of the RNR4 gene causes hyperresistance to the carcinogen 4-NQO in the yeast model

La stabilité génomique, qui est essentielle à la vie, est possible grâce à la réplication et la réparation de l’ADN. Une des enzymes responsables de la réplication et de la réparation de l’ADN est la ribonucleotide reductase (RNR), qui est retrouvée chez la levure et chez l’humain. Cette enzyme catalyse la formation de déoxyribonucléotides et maintien le pool de dNTP requis pour la réparation et la réplication de l’ADN. L’enzyme RNR est un tétramère α2β2 constitué d’une grande (R1, α2) et d’une petite (R2, β2) sous-unité. Chez S. cerevisiae, les gènes RNR1 et RNR3 encodent la sous-unité α2 (R1). L’activité catalytique de RNR dépend d’une interaction avec le fer et de la formation d’un complexe entre R1 et R2. L’expression de toutes les sous-unités est inductible par les dommages causés à l’ADN. Dans cette étude, nous démontrons que des cellules qui n’expriment pas une des sous-unités, Rnr4, du complexe RNR sont sensibles à divers agents endommageant l’ADN, tels que le méthyl méthane sulfonate, la bléomycine, le péroxyde d’hydrogène et les rayons ultraviolets (UVC 254 nm). Au contraire, le mutant est résistant au 4-nitroquinoline-1- oxide (4-NQO), un composé qui engendre des lésions encombrantes. Par conséquent, le mutant rnr4Δ démontre une réduction marquée en mutations induites par le 4-NQO comparativement à la souche parentale. Nous voulions identifier la voie de réparation de l’ADN qui conférait cette résistance au 4-NQO ainsi que les protéines impliquées. Les voies BER, NER et MMR n’ont pas aboli la résistance au 4-NQO de la souche rnr4Δ. La protéine recombinante Rad51 ne joue pas un rôle critique dans la réparation de l’ADN et dans la résistance au 4-NQO. La délétion du gène REV3, qui encode une polymérase de contournement, impliquée dans la réparation post-réplication, a partiellement aboli la résistance au 4-NQO dans rnr4Δ. Ces résultats suggèrent que la polymérase Rev3 et possiblement d’autres polymérases translésion (Rev1, Rev7, Rad30) pourraient être impliquées dans la réparation de lésions encombrantes dans l’ADN dans des conditions de carence en dNTP. La réparation de l’ADN, un mécanisme complexe chez la levure, implique une vaste gamme de protéines, dont certaines encore inconnues. Nos résultats indiquent qu’il y aurait plus qu’une protéine impliquée dans la résistance au 4-NQO. Des investigations plus approfondies seront nécessaires afin de comprendre la recombinaison et la réparation post-réplication.

Caractérisation clinique et moléculaire de nouvelles translocations chromosomiques ciblant le gène RUNX1 dans les leucémies aiguës de l’adulte

La leucémie aiguë myéloïde est une hémopathie maligne génétiquement hétérogène caractérisée par de fréquents réarrangements impliquant la bande chromosomique 21q22 et le gène RUNX1. Dans ce groupe d’anomalies, les translocations t(8;21)(q22;q22) et t(3;21)(q26;q22), associées respectivement à un pronostic favorable et défavorable, sont les mieux étudiées. Or, plus de la moitié des réarrangements ciblant RUNX1 ne sont toujours pas caractérisés au niveau clinique et moléculaire. Les principaux objectifs de cette thèse sont de caractériser quatre nouvelles translocations ciblant RUNX1 et d’étudier la dérégulation transcriptionnelle associée à ces anomalies au niveau de cibles plus spécifiques ayant un rôle dans l’auto-renouvellement ou dans la différenciation hématopoïétique. À l’aide des techniques de cytogénétique et de biologie moléculaire, deux nouveaux partenaires de RUNX1, soit CLCA2 et SV2B, ont été identifiés au sein des t(1;21)(p22.3;q22) et t(15;21)(q26.1;q22) et la récurrence des partenaires USP42 et TRPS1 a été démontrée suite à l’étude des t(7;21)(p22.1;q22) et t(8;21)(q23.3;q22). Ce travail a permis de confirmer l’existence de divers modes de dérégulation de RUNX1 dans les leucémies aiguës. L’expression présumée de protéines chimériques et/ou d’isoformes tronquées de RUNX1, un dosage aberrant des transcrits de RUNX1 et la surexpression des gènes partenaires sont des conséquences révélées par l’étude de ces fusions. Le séquençage et l’analyse des jonctions génomiques des fusions récurrentes RUNX1-USP42/USP42-RUNX1 et RUNX1-TRPS1/TRPS1-RUNX1 ont démontré la présence de signatures moléculaires caractéristiques du mode de recombinaison non-homologue de type NHEJ. En raison de la structure et de la composition différente des jonctions, l’implication de composantes distinctes du mécanisme NHEJ a été proposée. Enfin, des analyses par PCR quantitative en temps réel nous ont permis de démontrer l’existence de cibles de dérégulation partagées par les fusions récurrentes et plus rares de RUNX1. Nous avons démontré que CEBPA est moins exprimé dans la majorité des spécimens étudiés présentant une fusion de RUNX1 par rapport aux spécimens avec un caryotype normal alors que JUP, une composante effectrice de la voie Wnt, est plutôt surexprimé. Malgré l’activation transcriptionnelle de JUP dans l’ensemble de ces spécimens, certaines cibles de la voie Wnt telles que CCND1 et MYC sont différemment exprimées dans ces cellules, appuyant l’hétérogénéité décrite dans ce groupe de leucémies. Malgré l’implication de partenaires variés, nos données d’expression démontrent que les chimères et les protéines tronquées de RUNX1 partagent des cibles communes d’activation et de répression transcriptionnelle et établissent, pour la première fois, des évidences moléculaires suggérant l’existence de similitudes entre la fusion récurrente RUNX1-RUNX1T1 et quatre fusions plus rares de RUNX1. Puisque des rechutes surviennent fréquemment dans ce groupe génétique, l’inhibition de JUP pourrait être une option thérapeutique intéressante et ceci est appuyé par les bénéfices observés lors de l’inhibition de la voie Wnt dans d’autres groupes génétiques de leucémies aiguës.

Étude du rôle de la phosphorylation du complexe Mre11-Rad50-Xrs2 dans le maintien de l'intégrité génomique

L'ADN de chaque cellule est constamment soumis à des stress pouvant compromettre son intégrité. Les bris double-brins sont probablement les dommages les plus nocifs pour la cellule et peuvent être des sources de réarrangements chromosomiques majeurs et mener au cancer s’ils sont mal réparés. La recombinaison homologue et la jonction d’extrémités non-homologues (JENH) sont deux voies fondamentalement différentes utilisées pour réparer ce type de dommage. Or, les mécanismes régulant le choix entre ces deux voies pour la réparation des bris double-brins demeurent nébuleux. Le complexe Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) est le premier acteur à être recruté à ce type de bris où il contribue à la réparation par recombinaison homologue ou JENH. À l’intersection de ces deux voies, il est donc idéalement placé pour orienter le choix de réparation. Ce mémoire met en lumière deux systèmes distincts de phosphorylation du complexe MRX régulant spécifiquement le JENH. L’un dépend de la progression du cycle cellulaire et inhibe le JENH, tandis que l’autre requiert la présence de dommages à l’ADN et est nécessaire au JENH. Ensembles, nos résultats suggèrent que le complexe MRX intègre différents phospho-stimuli pour réguler le choix de la voie de réparation.

Complex rearrangements in patients with duplications of MECP2 can occur by fork stalling and template switching

Duplication at the Xq28 band including the MECP2 gene is one of the most common genomic rearrangements identified in neurodevelopmentally delayed males. Such duplications are non-recurrent and can be generated by a non-homologous end joining (NHEJ) mechanism. We investigated the potential mechanisms for MECP2 duplication and examined whether genomic architectural features may play a role in their origin using a custom designed 4-Mb tiling-path oligonucleotide array CGH assay. Each of the 30 patients analyzed showed a unique duplication varying in size from similar to 250 kb to similar to 2.6 Mb. Interestingly, in 77% of these non-recurrent duplications, the distal breakpoints grouped within a 215 kb genomic interval, located 47 kb telomeric to the MECP2 gene. The genomic architecture of this region contains both direct and inverted low-copy repeat (LCR) sequences; this same region undergoes polymorphic structural variation in the general population. Array CGH revealed complex rearrangements in eight patients; in six patients the duplication contained an embedded triplicated segment, and in the other two, stretches of non-duplicated sequences occurred within the duplicated region. Breakpoint junction sequencing was achieved in four duplications and identified an inversion in one patient, demonstrating further complexity. We propose that the presence of LCRs in the vicinity of the MECP2 gene may generate an unstable DNA structure that can induce DNA strand lesions, such as a collapsed fork, and facilitate a Fork Stalling and Template Switching event producing the complex rearrangements involving MECP2.

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.

Estudos estruturais com a importina-α de mamíferos e peptídeos de sequências de localização nuclear (NLS)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Papel de MVP en la reparación del ADN, la progresión tumoral y la hipoxia en carcinoma cervical: impacto pronóstico

Programa de doctorado: Cáncer: biología y clínica.

Effetti dell'inibizione di Tanchirasi in linee cellulari di Medulloblastoma umano

Tanchirasi (TNKS) è un membro della superfamiglia delle PARP (Poli ADP-Ribosio Polimerasi). TNKS è coinvolta nella stabilizzazione della subunità catalitca del complesso proteico DNA-PK (protein chinasi DNA-dipendente), la DNA-PKcs. Questa proteina è fondamentale per il corretto funzionamento del meccanismo di riparo del DNA chiamato "Saldatura Non Omologa delle Estremità" (NHEJ). La deplezione di TNKS induce una degradazione della DNA-PKcs e una maggiore sensibilità alle radiazioni ionizzanti (RI). TNKS è inoltre un regolatore negativo di axina e di conseguenza un attivatore del pathway di WNT; l'inibizione quindi di TNKS induce anche una inibizione del pathway di WNT. Alterazioni in questo signalling si riscontrano frequentemente nel Medulloblastoma (MB), il tumore cerebrale embrionale più comune dell'infanzia. La radioterapia post-operatoria risulta essere molto efficacia in questa neoplasia, ma causa gravi effetti collaterali e un terzo dei pazienti presenta radioresistenza intrinseca. Un'importante sfida per la ricerca è quindi l'aumento della radiosensibilità tumorale. In questo lavoro, abbiamo studiato gli effetti dell'inibizione farmacologica di TNKS in linee cellulari di MB umano, mediante la small molecule XAV939, potente e specifico inibitore di TNKS. Il trattamento con XAV939 induce una consistente inibizione della capacità proliferativa e clonogenica, non correlata ad un aumento della mortalità cellulare, indicando una bassa tossicità legata alla molecola. Il co-trattamento di XAV939 e RI (γ-ray, dose 2 Gy) causa una ulteriore inibizione della proliferazione cellulare e della capacità di formare colonie. Abbiamo inoltre constatato, mediante Neutral Comet Assay, una minore efficacia nel riparo del DNA in cellule irradiate trattate con XAV939, indicando un effettivo aumento della radiosensibilità in cellule di MB trattate con l'inibitore di TNKS. L'aumentata mortalità cellulare in cellule tumorali trattate con XAV939 e RI ha confermato la nostra ipotesi. Il nostro studio in vitro indica come TNKS possa essere un utile target terapeutico per rendere più efficace l'attuale terapia contro il MB.