A constante exposição dos diferentes organismos a agentes que danificam a estrutura da molécula do DNA fez com que a célula desenvolvesse mecanismos de reparo que se mostraram conservados durante a evolução. Em células de mamíferos, as vias de reparo ao dano ao DNA e a regulação dos pontos de checagem do ciclo celular atuam de forma coordenada no reparo do dano a fim de evitar uma progressão do ciclo celular antes do reparo e uma possível perpetuação do dano. Além disso, alguns dos componentes dessas vias metabólicas também atuam em outros processos, como replicação, transcrição, recombinação meiótica e silenciamento gênico. NER é um importante mecanismo no processo que reconhece e remove dímeros de ciclobutano e 6-4 pirimidina-pirimidona da estrutura do DNA. Em mamíferos foram identificados sete grupos de complementação para células deficientes de XP (XPA-G). Um desses grupos é XPE, conhecido por possuir forte afinidade ao dano ao DNA causado por luz UV, sendo formado por duas subunidades, DDB1 e DDB2. Uma busca no banco de dados de Aspergillus nidulans utilizando uma seqüência DDB1 de Homo sapiens, revelou uma única seqüência com similaridade relevante denominada como DdbA que não possui nenhuma similaridade com a proteína DDB2. Em Aspergillus nidulans, a proteína DdbA também está envolvida no reparo do dano ao DNA causado por luz UV e 4-NQO, no entanto, vimos aqui, que DdbA está interagindo com as proteínas UvsBATR, H2AX e CshBCSB no reparo ao dano ao DNA causado por MMS, Bleomicina, 4-NQO e luz UV. Além disso, uma análise na expressão do gene ddbA mostrou que ele é induzido por estas drogas, no estresse oxidativo e nos processos de desenvolvimento assexual e sexual de A. nidulans. Nós também vimos que a localização celular de DdbA não foi afetada durante a resposta ao dano ao DNA causado por luz UV e 4-NQO indicando que a proteína DdbA está presente no núcleo independentemente do dano. Em S. pombe, as proteínas serina-treonina quinases CHK1 e CHK2 foram identificadas como essenciais para o bloqueio do ciclo celular na fase S em resposta ao dano ao DNA ou em resposta ao estresse replicacional. Essas quinases são fosforiladas pelas quinases ATM e ATR e tem sido extensivamente caracterizadas em A. nidulans. Neste fungo, as proteínas ChkACHK1 e ChkBCHK2 estão envolvidas na reposta ao dano ao DNA e estão interagindo de forma epistática e sinergística com as proteínas quinases AtmAATM e UvsBATR. Nossos resultados também sugerem que as proteínas ChkA e ChkB podem estar envolvidas em meiose, e atuam em vias complementares durante o bloqueio da fase S do ciclo celular. Além disso, as proteínas AtmA, ChkA, ChkB e UvsB são redundantemente complementares na manutenção do crescimento polar das hifas em Aspergillus nidulans. / The constant exposure of different organisms to agents that damage the DNA structure, has provided the cells with repair mechanisms that are conserved during evolution. In mammal cells, the DNA damage repair pathways and the cell cycle checkpoint regulation act together to prevent cell cycle progression before the repair is performed avoiding mutation fixaxion. However these responses are complex and demand overlapping functions and the intersection of many metabolic pathways. NER is an important mechanism in the process that recognize and remove cyclobutane pyrimidine dimers and 6-4 pyrimidine-pyrimidone photoproduct from the DNA structure. In mammals seven complementation groups for XP deficient cells were identified. One of these groups is XPE, known for having strong affinity to the DNA damage caused by UV light and is formed by two subunits DDB1 and DDB2. A search on the Aspergilus nidulans database using a Homo sapiens DDB1 sequence, revealed a single ORF with relevant similarity. The A. nidulans homologue was deleted and named DdbA. ddbA does not have significant similarity to DDB2 protein. In A. nidulans the protein DdbA is involved on the DNA damage repair caused by UV light and 4NQO. Additionaly ddbA is genetically interacting with uvsBATR, histone H2AX and cshBCSB the damage repair caused by MMS , BLEO, 4NQO and UV light. Also, an analysis of the gene ddbA expression indicated that it is induced by MMS, BLEO, 4-NQO, oxidative stressing agents and by the assexual and sexual development processes of A. nidulans. We also verified that the sub-cellular localization of DdbA was not affected by the presence of UV light or 4-NQO indicating that the protein DdbA is constitutively present in the nucleus. In S. pombe, the serine treonine kinases CHK1 and CHK2 proteins were identified as essential to the Sphase blockage in response to the DNA damage or replicational stress. These kinases are phosphorilated by ATR and ATM kinases, respectively and have been extensively characterized in A. nidulans. In this fungus, the proteins ChkACHK1 and ChkBCHK2 are involved on the DNA damage response and are genetically interacting in an epistatic and/or synergistic manner with the AtmAATM and UvsBATR kinases. Our results also sugest that the proteins ChkA and ChkB may also be involved in meiosis and act in a complementary way during the S-phase block. Furthermore the AtmA, ChkA, ChkB e UvsB proteins are complementary redundant for the maintenance of the polar growth in A. nidulans.

A constante exposição dos diferentes organismos a agentes que danificam a estrutura da molécula do DNA fez com que a célula desenvolvesse mecanismos de reparo que se mostraram conservados durante a evolução. Em células de mamíferos, as vias de reparo ao dano ao DNA e a regulação dos pontos de checagem do ciclo celular atuam de forma coordenada no reparo do dano a fim de evitar uma progressão do ciclo celular antes do reparo e uma possível perpetuação do dano. Além disso, alguns dos componentes dessas vias metabólicas também atuam em outros processos, como replicação, transcrição, recombinação meiótica e silenciamento gênico. NER é um importante mecanismo no processo que reconhece e remove dímeros de ciclobutano e 6-4 pirimidina-pirimidona da estrutura do DNA. Em mamíferos foram identificados sete grupos de complementação para células deficientes de XP (XPA-G). Um desses grupos é XPE, conhecido por possuir forte afinidade ao dano ao DNA causado por luz UV, sendo formado por duas subunidades, DDB1 e DDB2. Uma busca no banco de dados de Aspergillus nidulans utilizando uma seqüência DDB1 de Homo sapiens, revelou uma única seqüência com similaridade relevante denominada como DdbA que não possui nenhuma similaridade com a proteína DDB2. Em Aspergillus nidulans, a proteína DdbA também está envolvida no reparo do dano ao DNA causado por luz UV e 4-NQO, no entanto, vimos aqui, que DdbA está interagindo com as proteínas UvsBATR, H2AX e CshBCSB no reparo ao dano ao DNA causado por MMS, Bleomicina, 4-NQO e luz UV. Além disso, uma análise na expressão do gene ddbA mostrou que ele é induzido por estas drogas, no estresse oxidativo e nos processos de desenvolvimento assexual e sexual de A. nidulans. Nós também vimos que a localização celular de DdbA não foi afetada durante a resposta ao dano ao DNA causado por luz UV e 4-NQO indicando que a proteína DdbA está presente no núcleo independentemente do dano. Em S. pombe, as proteínas serina-treonina quinases CHK1 e CHK2 foram identificadas como essenciais para o bloqueio do ciclo celular na fase S em resposta ao dano ao DNA ou em resposta ao estresse replicacional. Essas quinases são fosforiladas pelas quinases ATM e ATR e tem sido extensivamente caracterizadas em A. nidulans. Neste fungo, as proteínas ChkACHK1 e ChkBCHK2 estão envolvidas na reposta ao dano ao DNA e estão interagindo de forma epistática e sinergística com as proteínas quinases AtmAATM e UvsBATR. Nossos resultados também sugerem que as proteínas ChkA e ChkB podem estar envolvidas em meiose, e atuam em vias complementares durante o bloqueio da fase S do ciclo celular. Além disso, as proteínas AtmA, ChkA, ChkB e UvsB são redundantemente complementares na manutenção do crescimento polar das hifas em Aspergillus nidulans. / The constant exposure of different organisms to agents that damage the DNA structure, has provided the cells with repair mechanisms that are conserved during evolution. In mammal cells, the DNA damage repair pathways and the cell cycle checkpoint regulation act together to prevent cell cycle progression before the repair is performed avoiding mutation fixaxion. However these responses are complex and demand overlapping functions and the intersection of many metabolic pathways. NER is an important mechanism in the process that recognize and remove cyclobutane pyrimidine dimers and 6-4 pyrimidine-pyrimidone photoproduct from the DNA structure. In mammals seven complementation groups for XP deficient cells were identified. One of these groups is XPE, known for having strong affinity to the DNA damage caused by UV light and is formed by two subunits DDB1 and DDB2. A search on the Aspergilus nidulans database using a Homo sapiens DDB1 sequence, revealed a single ORF with relevant similarity. The A. nidulans homologue was deleted and named DdbA. ddbA does not have significant similarity to DDB2 protein. In A. nidulans the protein DdbA is involved on the DNA damage repair caused by UV light and 4NQO. Additionaly ddbA is genetically interacting with uvsBATR, histone H2AX and cshBCSB the damage repair caused by MMS , BLEO, 4NQO and UV light. Also, an analysis of the gene ddbA expression indicated that it is induced by MMS, BLEO, 4-NQO, oxidative stressing agents and by the assexual and sexual development processes of A. nidulans. We also verified that the sub-cellular localization of DdbA was not affected by the presence of UV light or 4-NQO indicating that the protein DdbA is constitutively present in the nucleus. In S. pombe, the serine treonine kinases CHK1 and CHK2 proteins were identified as essential to the Sphase blockage in response to the DNA damage or replicational stress. These kinases are phosphorilated by ATR and ATM kinases, respectively and have been extensively characterized in A. nidulans. In this fungus, the proteins ChkACHK1 and ChkBCHK2 are involved on the DNA damage response and are genetically interacting in an epistatic and/or synergistic manner with the AtmAATM and UvsBATR kinases. Our results also sugest that the proteins ChkA and ChkB may also be involved in meiosis and act in a complementary way during the S-phase block. Furthermore the AtmA, ChkA, ChkB e UvsB proteins are complementary redundant for the maintenance of the polar growth in A. nidulans.

Le rétromère est un complexe multiprotéique qui régule le trafic intracellulaire et qui est conservé chez les eucaryotes. Chez la levure et les animaux, le complexe rétromère est impliqué dans le recyclage des régulateurs de la polarité cellulaire. Chez Arabidopsis thaliana, les travaux de notre équipe ont démontré que ce complexe est requis pour la localisation polaire des transporteurs d’auxine de la famille PIN. Au cours de mon travail de thèse, j’ai approfondi la caractérisation de la fonction du composant AtVPS29 du rétromère et démontré son rôle dans la régulation de la croissance cellulaire polarisée et dans la polarité planaire chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Les mutants perte de fonction vps29 présentent des défauts de croissance polaire des tubes polliniques et des poils absorbants, et également des défauts de morphogenèse des cellules épidermiques des cotylédons. Les petites GTPases ROP (Rho-Of-Plant) sont les régulateurs majeurs de la polarité cellulaire chez les plantes. ROP1 est requis pour la croissance du tube pollinique, et ROP2 pour la morphogenèse des poils absorbants et des cellules épidermiques des cotylédons. Le travail décrit ici est destiné à comprendre les liens fonctionnels et moléculaires entre AtVPS29 et les protéines ROP. Mes résultats suggèrent que l’activité de ROP2 est dépendante de VPS29. J’ai également établi que VPS29 était nécessaire pour assurer la localisation subcellulaire de ROP1 et de ROP2. Chez les mutants vps29, l’analyse de la voie de signalisation ROP2 suggère que l’activité de ROP2 est fortement dérégulée. Ainsi, nos données montrent que le complexe rétromère de plante régule le trafic membranaire des protéines ROP, assurant la localisation de leur activité dans les bons territoires cellulaires, et in fine, la croissance polaire des cellules. Ces données suggèrent que le complexe rétromère de plante pourrait réguler la formation et/ou le maintien de la polarité chez différents types de cellules végétales. Ils soulignent également l’importance du trafic endocytique dans la régulation de la polarité cellulaire chez les plantes. / The retromer complex is a coat pentameric complex, strongly conserved among eukaryotes and involved in intracellular trafficking. In yeast and animals, the retromer complex participates in the polar targeting of regulators of cell polarity. Our group has previously shown that the retromer is required for the polar localization of auxin carrier proteins of the PIN-FORMED (PIN) family in Arabidopsis thaliana. Here, I demonstrate that the plant retromer component AtVPS29 regulates cell polarity, with a specific focus on polar cell growth and planar cell polarity in the model plant A. thaliana. Null vps29 mutants display defects in both pollen tube and root hair tip growth, as well as in the diffuse polar growth of epidermal pavement cells. Rho-of-plant (ROP) small GTPases are master regulators of cell polarity in plants. ROP1 is required for pollen tube growth, while ROP2 coordinates root hair and pavement cell morphogenesis. The aim of my work was focused on the functional and the molecular links between the AtVPS29 and ROP proteins. My results indicate that ROP2 signaling activity is VPS29-dependent in root hairs and in pavement cells. They also suggest that VPS29 is required for the proper localization of ROP1 and ROP2. The analysis of ROP2 signaling pathway in the vps29 mutant, suggest that ROP2 activity is completely deregulated in the absence of VPS29. Altogether, my data indicate that the plant retromer mediates ROP membrane trafficking to allow the proper localization of its activity, a prerequisite for cell polar growth. These findings suggest that the plant retromer might regulate maintenance and/or establishment of cell polarity in various cell types and further emphasize the importance of endocytic recycling in the regulation of polarity in plants.

O complexo Mre11 (Mre11/Rad50/Nbs1) é uma componente chave da resposta celular ao dano ao DNA em humanos e recentes observações sugerem que estas proteínas são em parte responsáveis pela interface ente o ensoreamento do dano ao DNA, seu reparo e as funções das proteínas envolvidas nos pontos de checagem do ciclo celular. Em Aspergillus nidulans, a partir de um screening para o isolamento de letais sintéticos na ausência de dineína, o gene sldIRAD50 foi clonado como um desses letais sintéticos através da complementação do fenótipo de deficiência de conidiação do mutante. Foi identificada uma transversão G-C na posição 2509 (Ala-692-Pro) no mutante sldI1444 a qual está presente na região de dobradiça da proteína. Essa mutação causa sensibilidade a vários agentes mutagênicos. Uma linhagem mutante sldIRAD50::pyrG foi construída a qual apresentou também vários defeitos na reposta celular ao dano ao DNA incluindo sensibilidade a várias drogas mutagênicas, defeito no ponto de checagem de replicação do DNA e na viabilidade dos ascosporos. Além disso, o gene sldIRAD50 interage geneticamente com bimEAPC1 para o controle do spindle pole checkpoint durante a segregação cromossômica sugerindo um novo papel para o complexo Mre11. Em atuação paralela com o complexo Mre11, duas proteínas quinases ditas apicais, ATM e ATR coordenam a transdução do sinal do dano ao DNA para proteínas efetoras do reparo. A proteína ATM está mutada na síndrome de instabilidade cromossômica herdada Ataxia Telangiectasia. Para a caracterização do homologo de ATM em A. nidulans AtmA, uma linhagem mutante atmAATM foi isolada. Esse mutante apresentou falha na reposta ao dano ao DNA, como seus homólogos em vários outros organismos mostrando defeitos no ponto de checagem intrafase S e G2/M, além de sensibilidade a camptothecin e bleomicina. Ainda, o extrato protéico bruto desse mutante não foi capaz de fosforilar o homologo de NBS1 em A. nidulans, ScaA. Além das conhecidas funções de ATM na resposta ao dano ao DNA, foi verificado que o mutante atmAATM apresentou uma acelerada cinética de divisão nuclear e severos defeitos no estabelecimento e manutenção do eixo de crescimento polarizado, evidenciando uma função ainda não descrita para ATM no crescimento polar. Provavelmente, AtmA regula a função e/ou localização de proteínas chaves para a formação do eixo de polarização. Diante disso, para investigar as vias metabólicas que são controladas por esse gene, o perfil transcricional do mutante atmAATM, em comparação com a linhagem selvagem foi verificado em diferentes condições de crescimento. Os resultados indicaram um importante papel da via das pentoses fosfato na proliferação celular monitorada pela AtmA. Além disso, foram identificados vários genes com a expressão do mRNA diminuída envolvidos no crescimento polarizado, na síntese de ácido fosfatídico e de ergosterol e no tráfico intracelular, secreção e transporte vesicular. Buscando identificar genes que participam da resposta celular ao dano ao DNA causado pela droga anti topoisomerase I, camptothecin, foram utilizados filtros de macroarray de A. nidulans contendo 2787 genes deste organismo para monitorar a expressão gênica da linhagem selvagem e do mutante uvsBATR, num experimento de indução com CPT por 30, 60 e 120 minutos. Os resultados revelaram um total de 1512 e 1700 genes modulados na linhagem selvagem e uvsBATR respectivamente, em pelo menos um ponto experimental. Seis desses genes que apresentaram aumento da expressão de mRNA na linhagem selvagem e diminuição da linhagem uvsBATR foram caracterizados: fhdA (que codifica para uma proteína com domínio fork-head associated), tprA (uma proteína hipotética que apresenta o domínio tetratrico peptide repeat), mshA (um homólogo MutS6 envolvido em mismatch repair), phbA (um homólogo da prohibitina), uvsCRAD51 e cshA (homólogo da proteína CSB envolvida no reparo por excisão de nucleotídeos e ligada a Síndrome de Cockayne). A indução transcricional desses genes na presença de CPT requer a função de uvsBATR. Estes genes foram deletados e surpreendentemente apenas uvsCRAD51 apresentou sensibilidade a CPT, enquanto os outros mostraram sensibilidade a outros agentes que causam dano ao DNA e estresse oxidativo. Além disso, com exceção de uvsCRAD51, a deleção desses genes leva a supressão parcial da sensibilidade a menadiona e paraquat do mutante uvsBATR. Esses resultados indicaram um comportamento heterogêneo de sensibilidade durante o crescimento na presença de agentes que causam dano direto ou indireto ao DNA, evidenciando que o perfil transcricional não é determinante para predizer a função de um gene na proteção da célula a determinada droga que causa dano ao DNA. / The Mre11 protein complex (Mre11/Rad50/Nbs1) has emerged as a central component in the human cellular DNA damage response, and recent observations suggest that these proteins are at least partially responsible for the linking of DNA damage detection to DNA repair and cell cycle checkpoint functions. In Aspergillus nidulans, the sldI1444D mutant was isolated in a screen for dynein synthetic lethals. The sldIRAD50 gene was cloned by complementation of the sporulation deficiency phenotype of this mutant. A transversion G-C at the position 2509 (Ala-692-Proamino acid change) in the sldI1444D mutant causes sensitivity to several DNAdamaging agents. The mutation sldI1 occurs at the CXXC hinge domain of Rad50. An inactivation strain sldIRAD50::pyrG was constructed. Besides sensitivity to a number of DNA-damaging agents, this deletion strain was also impaired in the DNA replication checkpoint response and in ascospore viability. Also, sldIRAD50::pyrG geneticaly interacted with bimEAPC1, acting in the spindle pole checkpoint control during segregation, suggesting a new possible role of Mre11 complex. In parallel to the Mre11 complex, two apical quinases ATM and ATR respond to DNA damage and transduce the signal to effector proteins. In humans, mutations in ATM cause the devastating neurodegenerative disease Ataxia Telangiectasia. Here we characterized the homolog of ATM (AtmA) in the filamentous fungus A. nidulans. The deletion strain atmA presented defects in the DNA damage response as previously shown in other model organisms including intra S-phase and G2/M checkpoint defects, sensitivity to camptothecin and bleomycin. Also, the crude extract from the mutant strain did not phosphorylate the NBS1 homologue ScaA. In addition to its expected role in the DNA damage response, the atmA mutant showed increased nuclear division kinetics and severe defects in polarized hyphal growth, indicating a novel feature for the ATM gene. Probably, AtmA regulates the function and/or localization of landmark proteins required for the formation of a polarity axis. We extended these studies by investigating which pathways are controlled by AtmA during proliferation and polar growth by comparatively determining the transcriptional profile of A. nidulans wild type and atmA mutant strains in different growth conditions. Our results indicated an important role of the pentose phosphate pathway in the fungal proliferation during endogenous DNA damage and polar growth monitored by the AtmA kinase. Furthermore, we identified several genes that have decreased mRNA expression in the atmA mutant that are involved in the formation of polarized hyphae and control of polar growth; in the biosynthesis of phosphatidic acid and ergosterol; and intracellular trafficking, secretion, and vesicular transport. In order to identify genes that responded to the DNA damage mediated by the anti- toposomerase I drug, camptothecin, we used an A. nidulans macroarray carrying sequences of 2,787 genes from this fungus to monitor gene expression of both wild-type and uvsBATR in a time-point experiment where mycelium was exposed to 60, 90 and 120 minutes to the drug. The results revealed a total of 1,512 and 1,700 genes in the wild-type and uvsBATR deletion mutant strain that displayed statistically significant difference in at least one experimental time-point. We characterized six genes that have increased mRNA expression in the presence of CPT in the wild-type strain relative to the uvsBATR mutant strain: fhdA (encoding a fork head associated domain protein), tprA (encoding a hypothetical protein that contains a tetratrico peptide repeat), mshA (encoding a MutS homologue involved in mismatch repair), phbA (encoding a prohibitin homologue), uvsCRAD51 (the homologue of the RAD51 gene), and cshA (encoding a homologue of the excision repair protein ERCC-6 [Cockaynes syndrome protein]). The induced transcript levels of these genes in the presence of CPT required uvsBATR. These genes were deleted, and surprisingly, only the uvsCRAD51 mutant strain was sensitive to CPT; however, the others displayed sensitivity to a range of DNA-damaging and oxidative stress agents. Moreover, with the exception of UvsC, deletion of each of these genes partially suppressed the sensitivity of the uvsB strain to menadione and paraquat. These results indicated a very complex and heterogeneous sensitivity behavior during growth in the presence of agents that directly or indirectly cause DNA damage and the transcriptional response to DNAdamaging agents does not necessarily identify the genes that protect against these agents.

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abstract: Group III-nitride semiconductors have wide application in optoelectronic devices. Spontaneous and piezoelectric polarization effects have been found to be critical for electric and optical properties of group III-nitrides. In this dissertation, firstly, the crystal orientation dependence of the polarization is calculated and in-plane polarization is revealed. The in-plane polarization is sensitive to the lateral characteristic dimension determined by the microstructure. Specific semi-polar plane growth is suggested for reducing quantum-confined Stark effect. The macroscopic electrostatic field from the polarization discontinuity in the heterostructures is discussed, b ased on that, the band diagram of InGaN/GaN quantum well/barrier and AlGaN/GaN heterojunction is obtained from the self-consistent solution of Schrodinger and Poisson equations. New device design such as triangular quantum well with the quenched polarization field is proposed. Electron holography in the transmission electron microscopy is used to examine the electrostatic potential under polarization effects. The measured potential energy profiles of heterostructure are compared with the band simulation, and evidences of two-dimensional hole gas (2DHG) in a wurtzite AlGaN/ AlN/ GaN superlattice, as well as quasi two-dimensional electron gas (2DEG) in a zinc-blende AlGaN/GaN are found. The large polarization discontinuity of AlN/GaN is the main source of the 2DHG of wurtzite nitrides, while the impurity introduced during the growth of AlGaN layer provides the donor states that to a great extent balance the free electrons in zinc-blende nitrides. It is also found that the quasi-2DEG concentration in zinc-blende AlGaN/GaN is about one order of magnitude lower than the wurtzite AlGaN/GaN, due to the absence of polarization. Finally, the InAlN/GaN lattice-matched epitaxy, which ideally has a zero piezoelectric polarization and strong spontaneous polarization, is experimentally studied. The breakdown in compositional homogeneity is triggered by threading dislocations with a screw component propagating from the GaN underlayer, which tend to open up into V-grooves at a certain thickness of the InxAl1-xN layer. The V-grooves coalesce at 200 nm and are filled with material that exhibits a significant drop in indium content and a broad luminescence peak. The structural breakdown is due to heterogeneous nucleation and growth at the facets of the V-grooves. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Physics 2012

O complexo Mre11 (Mre11/Rad50/Nbs1) é uma componente chave da resposta celular ao dano ao DNA em humanos e recentes observações sugerem que estas proteínas são em parte responsáveis pela interface ente o ensoreamento do dano ao DNA, seu reparo e as funções das proteínas envolvidas nos pontos de checagem do ciclo celular. Em Aspergillus nidulans, a partir de um screening para o isolamento de letais sintéticos na ausência de dineína, o gene sldIRAD50 foi clonado como um desses letais sintéticos através da complementação do fenótipo de deficiência de conidiação do mutante. Foi identificada uma transversão G-C na posição 2509 (Ala-692-Pro) no mutante sldI1444 a qual está presente na região de dobradiça da proteína. Essa mutação causa sensibilidade a vários agentes mutagênicos. Uma linhagem mutante sldIRAD50::pyrG foi construída a qual apresentou também vários defeitos na reposta celular ao dano ao DNA incluindo sensibilidade a várias drogas mutagênicas, defeito no ponto de checagem de replicação do DNA e na viabilidade dos ascosporos. Além disso, o gene sldIRAD50 interage geneticamente com bimEAPC1 para o controle do spindle pole checkpoint durante a segregação cromossômica sugerindo um novo papel para o complexo Mre11. Em atuação paralela com o complexo Mre11, duas proteínas quinases ditas apicais, ATM e ATR coordenam a transdução do sinal do dano ao DNA para proteínas efetoras do reparo. A proteína ATM está mutada na síndrome de instabilidade cromossômica herdada Ataxia Telangiectasia. Para a caracterização do homologo de ATM em A. nidulans AtmA, uma linhagem mutante atmAATM foi isolada. Esse mutante apresentou falha na reposta ao dano ao DNA, como seus homólogos em vários outros organismos mostrando defeitos no ponto de checagem intrafase S e G2/M, além de sensibilidade a camptothecin e bleomicina. Ainda, o extrato protéico bruto desse mutante não foi capaz de fosforilar o homologo de NBS1 em A. nidulans, ScaA. Além das conhecidas funções de ATM na resposta ao dano ao DNA, foi verificado que o mutante atmAATM apresentou uma acelerada cinética de divisão nuclear e severos defeitos no estabelecimento e manutenção do eixo de crescimento polarizado, evidenciando uma função ainda não descrita para ATM no crescimento polar. Provavelmente, AtmA regula a função e/ou localização de proteínas chaves para a formação do eixo de polarização. Diante disso, para investigar as vias metabólicas que são controladas por esse gene, o perfil transcricional do mutante atmAATM, em comparação com a linhagem selvagem foi verificado em diferentes condições de crescimento. Os resultados indicaram um importante papel da via das pentoses fosfato na proliferação celular monitorada pela AtmA. Além disso, foram identificados vários genes com a expressão do mRNA diminuída envolvidos no crescimento polarizado, na síntese de ácido fosfatídico e de ergosterol e no tráfico intracelular, secreção e transporte vesicular. Buscando identificar genes que participam da resposta celular ao dano ao DNA causado pela droga anti topoisomerase I, camptothecin, foram utilizados filtros de macroarray de A. nidulans contendo 2787 genes deste organismo para monitorar a expressão gênica da linhagem selvagem e do mutante uvsBATR, num experimento de indução com CPT por 30, 60 e 120 minutos. Os resultados revelaram um total de 1512 e 1700 genes modulados na linhagem selvagem e uvsBATR respectivamente, em pelo menos um ponto experimental. Seis desses genes que apresentaram aumento da expressão de mRNA na linhagem selvagem e diminuição da linhagem uvsBATR foram caracterizados: fhdA (que codifica para uma proteína com domínio fork-head associated), tprA (uma proteína hipotética que apresenta o domínio tetratrico peptide repeat), mshA (um homólogo MutS6 envolvido em mismatch repair), phbA (um homólogo da prohibitina), uvsCRAD51 e cshA (homólogo da proteína CSB envolvida no reparo por excisão de nucleotídeos e ligada a Síndrome de Cockayne). A indução transcricional desses genes na presença de CPT requer a função de uvsBATR. Estes genes foram deletados e surpreendentemente apenas uvsCRAD51 apresentou sensibilidade a CPT, enquanto os outros mostraram sensibilidade a outros agentes que causam dano ao DNA e estresse oxidativo. Além disso, com exceção de uvsCRAD51, a deleção desses genes leva a supressão parcial da sensibilidade a menadiona e paraquat do mutante uvsBATR. Esses resultados indicaram um comportamento heterogêneo de sensibilidade durante o crescimento na presença de agentes que causam dano direto ou indireto ao DNA, evidenciando que o perfil transcricional não é determinante para predizer a função de um gene na proteção da célula a determinada droga que causa dano ao DNA. / The Mre11 protein complex (Mre11/Rad50/Nbs1) has emerged as a central component in the human cellular DNA damage response, and recent observations suggest that these proteins are at least partially responsible for the linking of DNA damage detection to DNA repair and cell cycle checkpoint functions. In Aspergillus nidulans, the sldI1444D mutant was isolated in a screen for dynein synthetic lethals. The sldIRAD50 gene was cloned by complementation of the sporulation deficiency phenotype of this mutant. A transversion G-C at the position 2509 (Ala-692-Proamino acid change) in the sldI1444D mutant causes sensitivity to several DNAdamaging agents. The mutation sldI1 occurs at the CXXC hinge domain of Rad50. An inactivation strain sldIRAD50::pyrG was constructed. Besides sensitivity to a number of DNA-damaging agents, this deletion strain was also impaired in the DNA replication checkpoint response and in ascospore viability. Also, sldIRAD50::pyrG geneticaly interacted with bimEAPC1, acting in the spindle pole checkpoint control during segregation, suggesting a new possible role of Mre11 complex. In parallel to the Mre11 complex, two apical quinases ATM and ATR respond to DNA damage and transduce the signal to effector proteins. In humans, mutations in ATM cause the devastating neurodegenerative disease Ataxia Telangiectasia. Here we characterized the homolog of ATM (AtmA) in the filamentous fungus A. nidulans. The deletion strain atmA presented defects in the DNA damage response as previously shown in other model organisms including intra S-phase and G2/M checkpoint defects, sensitivity to camptothecin and bleomycin. Also, the crude extract from the mutant strain did not phosphorylate the NBS1 homologue ScaA. In addition to its expected role in the DNA damage response, the atmA mutant showed increased nuclear division kinetics and severe defects in polarized hyphal growth, indicating a novel feature for the ATM gene. Probably, AtmA regulates the function and/or localization of landmark proteins required for the formation of a polarity axis. We extended these studies by investigating which pathways are controlled by AtmA during proliferation and polar growth by comparatively determining the transcriptional profile of A. nidulans wild type and atmA mutant strains in different growth conditions. Our results indicated an important role of the pentose phosphate pathway in the fungal proliferation during endogenous DNA damage and polar growth monitored by the AtmA kinase. Furthermore, we identified several genes that have decreased mRNA expression in the atmA mutant that are involved in the formation of polarized hyphae and control of polar growth; in the biosynthesis of phosphatidic acid and ergosterol; and intracellular trafficking, secretion, and vesicular transport. In order to identify genes that responded to the DNA damage mediated by the anti- toposomerase I drug, camptothecin, we used an A. nidulans macroarray carrying sequences of 2,787 genes from this fungus to monitor gene expression of both wild-type and uvsBATR in a time-point experiment where mycelium was exposed to 60, 90 and 120 minutes to the drug. The results revealed a total of 1,512 and 1,700 genes in the wild-type and uvsBATR deletion mutant strain that displayed statistically significant difference in at least one experimental time-point. We characterized six genes that have increased mRNA expression in the presence of CPT in the wild-type strain relative to the uvsBATR mutant strain: fhdA (encoding a fork head associated domain protein), tprA (encoding a hypothetical protein that contains a tetratrico peptide repeat), mshA (encoding a MutS homologue involved in mismatch repair), phbA (encoding a prohibitin homologue), uvsCRAD51 (the homologue of the RAD51 gene), and cshA (encoding a homologue of the excision repair protein ERCC-6 [Cockaynes syndrome protein]). The induced transcript levels of these genes in the presence of CPT required uvsBATR. These genes were deleted, and surprisingly, only the uvsCRAD51 mutant strain was sensitive to CPT; however, the others displayed sensitivity to a range of DNA-damaging and oxidative stress agents. Moreover, with the exception of UvsC, deletion of each of these genes partially suppressed the sensitivity of the uvsB strain to menadione and paraquat. These results indicated a very complex and heterogeneous sensitivity behavior during growth in the presence of agents that directly or indirectly cause DNA damage and the transcriptional response to DNAdamaging agents does not necessarily identify the genes that protect against these agents.

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