O gene thi1 foi isolado a partir de uma biblioteca de cDNA de A. thaliana devido à sua capacidade de complementar mutantes de E. coli para rotas de reparo de DNA. O posterior seqüenciamento desse gene permitiu a identificação de similaridade com genes de fungos ativados em condições de estresse ou ativados na ausência de tiamina (vitamina B1). A síntese de tiamina é de grande importância já que na forma pirofosfatada é coenzima essencial para vários processos vitais das células. No presente estudo, foi realizada a caracterização funcional do gene thi1 utilizando-se, para tanto, linhagens de A. thaliana mutante e/ou com expressão diferencial desse gene. Foram analisados parâmetros biológicos como viabilidade de sementes, antioxidantes, danos no DNA, e atividade transcricional e traducional do gene thi1. Foi iniciado, também, o processo de padronização da quantificação de tiamina em plantas. Foi observado, para a linhagem mutante, menor viabilidade de sementes, maior produção de antioxidantes e maior quantidade de danos no DNA de cloroplastos. Quanto à atividade transcricional e traducional, foi observado que o gene thi1 apresenta um pico de expressão no período da tarde com um ritmo circadiano em potencial. Além disso, o acúmulo da proteína nos tecidos acompanha o perfil de expressão de RNAm thi1, o que sugere que o modo de regulação primária do gene é em nível transcricional. A análise comparativa de proteína por gel bi-dimensional entre as linhagens selvagem e mutante permitiu a identificação de quatro proteínas em maior quantidade na mutante, sendo duas identificadas por seqüenciamento: enolase e fosfoglicerato desidrogenase. Na análise de tiamina foi observado que a linhagem mutante acumula um composto, não identificado, que emite fluorescência no mesmo comprimento de onda que as tiaminas, sendo, provavelmente, um precursor do tiazol. Os resultados obtidos nesse trabalho indicam que THI1 defectivo acarretaria em desbalanço metabólico e, não necessariamente, que o gene thi1 estaria envolvido em dupla função. Em bactérias, entre os precursores de tiazol, estão a cisteína e o gliceraldeído 3-fosfato (G3P). O G3P em excesso seria deslocado para o ciclo de Calvin a fim de regenerar a ribulose 1,5-bisfosfato. Maior quantidade de G3P, maior taxa fotossintética, maior produção de ROS, maior produção de antioxidantes na mutante. A maior disponibilidade de G3P aumentaria o fluxo de glicólise e, consequentemente, de respiração mitocondrial, aumentando a taxa de ROS. A fosfoglicerato desidrogenase, em maior quantidade na mutante, está envolvida na síntese de cisteina que acarreta na produção de glutationa. A glutationa e a cisteína, por sua vez, atuariam induzindo o promotor da SOD, acarretando, então, na produção de mais antioxidantes. Todos esses antioxidantes estariam envolvidos na detoxificação de ROS presente em excesso na linhagem mutante, que levaria à menor viabilidade de sementes e maior quantidade de danos no DNA. Devido à grande quantidade de ROS, haveria superexpressão de enolase, envolvida no bloqueio da proliferação celular e, subsequentemente, em morte celular programada, o que explicaria o retardo no desenvolvimento da linhagem mutante / thi1 gene was previously isolated from A. thaliana cDNA library due to its capacity to complement mutant Escherichia coli defective in DNA repair. The late analyse of this gene showed its similarity with yeast genes activated under stress conditions or activated in the absence of thiamine. It means that THI1 has bifunctional activity, being involved in thiamine biosynthesis and repair/tolerance to DNA damage. The thiamine biosynthesis is important because its phosphorilated form is a coenzyme essential to several vital process at the cell. The repair/tolerance to DNA damage shows its importance because it is necessary to maintenance the genetic stability of the individual. In the present study, we report the functional characterization of thi1 gene using A. thaliana lines with differential expression of this gene. We analyzed the seed viability, the fresh weight of different lines, thi1 mRNA expression, the amount of protein produced and the expression in situ using the thi1-GUS construction in different conditions. Besides that we quantified free radicals in the wild-type (WT) and mutant lines and analysed the response of the mutant line, with defective THI1, to the production of antioxidant enzymes and non-enzimatics antioxidants. We also quantified DNA damage in chloroplast of WT and mutant lines and we did comparative proteomic analysis between and began the standardization of the thiamine quantification in plants. All these results together lead us up to a better understanding about THI1 activity at the cellular metabolism. Previous results suggested that besides thiamine synthesis, THI1 would be involved in repair/tolerance to DNA damage. Results obtained in this study strengthen the hypothesis of this another function of the thi1 gene. Considering that the mutant line does not produce a higher quantity of ROS, as indicated by hydrogen peroxide quantification, but shows more antioxidants and more DNA damage, probably the genetic material of this line is more susceptible to damage, showing that the defective THI1 protein could not protect it efficiently.

As radiações ionizantes (RI) são amplamente utilizadas na área médica, principalmente para diagnóstico e terapia. Uma vez que a exposição às radiações implica em sérias complicações para a saúde humana e para o meio ambiente, torna-se relevante a compreensão dos mecanismos moleculares que coordenam as respostas em diferentes tipos celulares, especialmente em células normais. A taxa de dose (TD) é um importante fator a ser considerado em radiobiologia, com base em alguns estudos sobre a sua influência nas respostas celulares. Nesse contexto, duas TD distintas (0,5 e 2,0Gy/min) foram testadas para verificar a influência da TD na expressão gênica e protéica em fibroblastos e linfócitos humanos. Fibroblastos primários em estado de confluência foram irradiados com 4Gy e linfócitos com 2 Gy, sob as TDs de 0,5 e 2,0 Gy/min. Em fibroblastos, o RNA foi coletado 6 h após a irradiação, tempo em que foram analisados os níveis de expressão gênica pelo método de microarranjos de cDNA e, para alguns genes de reparo do DNA e algumas proteínas (H2AX, PCNA e FEN1) a expressão foi analisada por qPCR e Western blot, respectivamente, em ambos os tipos celulares, 2 e 6 h após a irradiação. A análise de expressão gênica por microarranjos de cDNA efetuada pelo programa SAM revelou 94 genes (FDR < 0.05) induzidos sob a TD de 0,5 Gy/min. Os principais processos biológicos associados aos genes modulados foram metabolismo, reparo do DNA, apoptose e resposta ao estresse. Por outro lado, 34 genes foram modulados nas células irradiadas sob a taxa de dose de 2,0 Gy/min. Nesta TD, os processos biológicos de maior importância foram: metabolismo, reparo do DNA, replicação, resposta ao estresse e apoptose. Na análise por qPCR, alguns genes de reparo (ERCC1, ERCC3 (ou XPB), XPF, XPA, FEN1) e ATM (sensor de dano) apresentaram uma ampla diferença na modulação gênica detectada em resposta à variação na TD, principalmente nos fibroblastos analisados 2 h após a irradiação. Entretanto, essa diferença foi menor nos linfócitos. Em linfócitos houve um maior número de genes do NER reprimidos relativamente aos fibroblastos, principalmente quando se consideram as células analisadas 2 h após a irradiação, sugerindo que em linfócitos irradiados sob a menor TD, outras vias alternativas de reparo do DNA podem ter ocorrido, possivelmente para lesões do tipo quebra dupla, que são eficientemente induzidas por 2 Gy. A análise protéica de expressão da proteína PCNA indicou que esta se mostrou reprimida nos fibroblastos irradiados com a maior TD, enquanto que a expressão de H2AX nos linfócitos diminuiu 6 h após a irradiação. A proteína PCNA apresentou potencial como um bom indicador dos efeitos de diferentes TDs em fibroblastos irradiados. Em conjunto, os resultados do presente trabalho mostraram uma ampla variedade de processos biológicos envolvidos na resposta ao estresse gerado pela irradiação sob duas diferentes TDs em células humanas (linfócitos e fibroblastos) demonstrando que a TD realmente é capaz de influenciar as respostas celulares em nível transcricional e protéico, o que ainda não foi descrito na literatura. Assim, os resultados constituem informações relevantes que podem contribuir para o esclarecimento das respostas moleculares e vias de sinalização em células normais irradiadas. / Ionizing radiation (IR) has been widely applied in medicine, mainly in diagnosis and therapy purposes. Considering that the exposure to radiation lead to serious complications to human health and environment, it has been relevant to study molecular mechanisms underlying cell responses to gamma-rays in different cell types, especially in normal cells. In radiobiology, dose rate (DR) is an important factor to be taken in account, on the basis of previous results in the literature. In this context, two distinct DR (0.5 and 2.0Gy/min.) were tested aiming to verify the influence of DR on profiles of gene and protein expression displayed by human fibroblasts and lymphocytes. Confluent primary fibroblasts were irradiated with 4Gy and lymphocytes with 2 Gy of -rays, doses delivered at 0.5 and 2.0 Gy/min. RNA was extracted at 6 h post-irradiation for the expression analysis by the cDNA array method in fibroblasts. Few DNA repair genes and proteins (H2AX, PCNA and FEN1) were analyzed by qPCR and Western blot, respectively, in both cell types, at two time-points (2 and 6 h post-irradiation). Results on gene expression were analyzed by the SAM method, which indicated 94 up-regulated genes (False discovery rate < 0.05) at 0.5 Gy/min. The most significant biological processes associated with modulated genes were metabolism, DNA repair, apoptosis signaling and stress response. On the other hand, 34 genes were modulated in cells irradiated at 2.0 Gy/min. (4 up-regulated and 30 down-regulated genes). For such DR, the major biological processes were metabolism, DNA repair, replication, stress response and apoptosis. By using qPCR method, some DNA repair genes (ERCC1, ERCC3 (or XPB), XPF, XPA, FEN1) and ATM (damage sensor) were studied. A wide difference in gene modulation was detected in response to different DR, mainly for fibroblasts analyzed at 2 h post-irradiation. However, this difference was slight in lymphocytes, suggesting that other alternative repair pathways could occurr in irradiated lymphocytes under low TD, possibly in consequence of DNA lesions such as double strand breaks, which are efficiently induced by 2 Gy. Interestingly, the expression of PCNA was down-regulated in fibroblasts irradiated at 2.0 Gy/min, while the expression of H2AX in lymphocytes decreased at both DR 6 h post-irradiation, These findings indicated several biological processes involved in stress responses generated by irradiation at two different DR in human cells. Actually, DR influenced cellular responses at transcriptional and protein levels. These data obtained at molecular level provide relevant information towards clarifying the mechanisms underlying cellular responses displayed by irradiated- normal cells.

Os papilomavírus humanos são vírus de DNA que infectam epitélios em regiões anatômicas específicas. Alguns tipos de HPV, coletivamente denominados de alto risco oncogênico, têm associação etiológica com o câncer do colo do útero. Estes vírus expressam dois oncogenes, E6 e E7, que alteram o ciclo celular e o programa de diferenciação das células. Isto promove o acúmulo de defeitos mitóticos e instabilidade genômica, contribuindo à transformação maligna. Alterações nos sistemas de reparo de dano ao DNA associadas à presença de HPV têm sido descritas em diferentes modelos experimentais, no entanto, não tem sido analisadas de maneira sistemática. No presente estudo, avaliamos a expressão de 135 genes envolvidos nas vias de reparo de dano ao DNA em queratinócitos primários humanos e em linhagens derivadas de carcinomas do colo do útero positivas e negativas para HPV. Nossos resultados indicam a presença de alterações importantes na expressão de genes envolvidos nas vias de reparo de dano ao DNA em linhagens derivadas de tumores do colo do útero. / Human papillomaviruses are DNA viruses that infect epithelia in specific anatomical regions. Some HPV types, collectively known as high-risk types are etiologically associated with cervical cancer. These viruses express two oncogenes E6 and E7 that alter the cell cycle and cell differentiation. Besides, they promote genomic instability and the accumulation of mitotic defects contributing to malignant transformation. Alterations in the DNA damage repair systems associated with HPV presence have been described in various experimental model systems. However, they have not been systematically analyzed. In this study, we evaluated the expression of 135 genes involved in the DNA damage repair pathways in primary human keratinocytes and cervical cancer derived cell lines. Our results show the presence of important alterations in the expression of DNA damage repair genes in cervical cancer derived cell lines.

O melanoma cutâneo maligno é uma lesão neoplásica originada nos melanócitos epidérmicos, sendo altamente invasiva e agressiva, com elevada taxa de mortalidade, cuja incidência vem aumentando nos últimos anos. O tratamento do melanoma é cirúrgico e os pacientes com metástase podem receber quimioterapia com cisplatina que ao formarem adutos com o DNA alteram o processo de replicação da célula cancerosa. Sugere-se que os sistemas de reparo do DNA tenham um papel importante na etiologia do melanoma (reparo deficiente) e no tratamento do mesmo (eficiente eliminação dos adutos). A identificação prévia da resposta dos pacientes com melanoma ao tratamento com cisplatina pode ser um indicador biológico importante na clínica oncológica. O presente trabalho teve como objetivo, a partir de linfócitos de sangue periférico de pacientes com melanoma e de controles, avaliar o dano no DNA antes e após a adição, in vitro, de cisplatina (10?M, 100?M e 250?M), além de estimar a capacidade de reparo do DNA, após a retirada da droga (1h, 2,5h e 5h). Foram utilizados os testes do micronúcleo (MN - dano basal) e do Cometa (dano basal, ação da cisplatina e reparo do DNA). A análise citogenética foi possível em 20 pacientes com melanoma (10 homens e 10 mulheres, média de 50,6 ± 5,9 anos) e 19 controles (9 homens e 10 mulheres, média de 49,9 ± 5,5 anos) que também responderam a um questionário sobre hábitos e tipos de exposição a fatores de risco ao melanoma. A frequência do dano basal pelo teste do MN e do Cometa em linfócitos de pacientes (MN = 1,2 ± 1,2 e Cometa = 59,3 ± 62,5) foi praticamente o dobro da observada nos controles (MN = 0,6 ± 1,0 e Cometa = 35,3 ± 18,6) embora a diferença entre os grupos, em ambos os testes, não tenha sido considerada estatisticamente significante (p=0,23 e p=0,85, respectivamente). O tratamento in vitro com cisplatina, em comparação com o dano basal, aumentou a frequência de Cometas nas três concentrações estudadas (10?M, 100?M e 250?M) tanto para os pacientes (65,50 ± 50,06, 72,74 ± 50,89 e 77,26 ± 44,16) quanto para os controles (66,53 ± 49,85, 66,53 ± 26,33 e 81,74 ± 43,12) diferença esta considerada significante somente para o grupo controle, nas três concentrações avaliadas (p=0,0175, p=0,0002, e p=0,0002, respectivamente). Quanto aos diferentes tempos de reparo (1h, 2,5h e 5h), após a retirada de cisplatina nas diferentes concentrações estudadas, verificou-se aumento na frequência média de Cometas tanto para os pacientes com melanoma (93,88 ± 33,7, 101,75 ± 35,7 e 99,31 ± 32,30) quanto para os controles (92,45 ± 38,4, 100,82± 38,8 e 100,81± 31,7), diferença que foi estatisticamente significante quando comparada ao dano basal observado nos pacientes (p<0,001) e nos controles (p<0,001). Resultados semelhantes foram observados quando comparados em conjunto os escores dos tempos de reparo com o escore obtido após tratamento com cisplatina nos pacientes (71,09 ± 48,2; p<=0,005) e nos controles (71,59 ± 40,5; p<=0,005). Os resultados obtidos parecem indicar um padrão de resposta semelhante em relação à cisplatina e ao reparo do DNA nos dois grupos de indivíduos avaliados. O período de incubação das células, após a retirada da cisplatina, bem como o número de indivíduos avaliados podem ter influenciado nos resultados obtidos. Por outro lado, a resposta observada nos linfócitos in vitro, pode não ser representativa do efeito in vivo da célula tumoral. Entretanto, a identificação de marcadores de resposta a tratamentos com quimioterápicos, a partir de linfócitos de sangue periférico pode ser uma estratégia de pesquisa importante na prática clínica, inclusive para o melanoma. / Cutaneous melanoma is a malignant tumor originated from epidermal melanocytes, highly invasive and aggressive, with high mortality, and incidence that has been increasing over the years. The treatment for melanoma is surgery and patients with metastasis may receive chemotherapy with cisplatin, that results in DNA adducts that alters the replication process in cancer cells. It is suggested that the DNA repair systems have an important role in the etiology of melanoma (risk due to deficient repair) and treatment efficiency (removal of DNA adducts can decrease the treatment results). The prior identification of the response of melanoma patients to treatment with cisplatin may be an important biological marker in clinical oncology. The aim of this study was to assess, in peripheral blood lymphocytes from melanoma patients and controls, the DNA damage before and after the addition of cisplatin (10?M, 100?M and 250?M), in vitro, and estimate the capacity of DNA repair after drug removal (1h, 2.5h and 5h). The micronucleus test (MN - basal DNA damage) and the Comet assay (basal DNA damage, action of cisplatin and DNA repair) were used for the evaluation. Cytogenetic analysis was performed in 20 melanoma patients (10 men and 10 women, average age 50.6 ± 5.9 years old) and 19 controls (9 men and 10 women, average age 49.9 ± 5.5 years old) who also answered a questionnaire on habits and types of exposure to risk factors for melanoma. The frequency of basal DNA damage by the MN test and the Comet assay in lymphocytes from patients (MN = 1.2 ± 1.2 and Comet = 59.3 ± 62.5) was nearly twice the observed in controls (MN = 0, 6 ± 1.0 and Comet = 35.3 ± 18.6), although the difference between the groups in both tests was not considered statistically significant (p = 0.23 and p = 0.85, respectively). The in vitro treatment with cisplatin, compared with the basal DNA damage, increased the frequency of Comets in the three studied concentrations (10?M, 100?M and 250?M) for patients (65.50 ± 50.06, 72.74 ± 50.89 and 77.26 ± 44.16) and for the controls (66.53 ± 49.85, 66.53 ± 26.33 and 81.74 ± 43.12) and the difference was statistically significant only for the control group, for all cisplatin concentrations (p = 0.0175, p = 0.0002 and p = 0.0002, respectively). Considering the different repair times (1h, 2.5h and 5h), after removal of cisplatin at different concentrations, there was an increase in the mean frequency of Comets for both melanoma patients (93.88 ± 33.7, 101.75 ± 35.7 and 99.31 ± 32.30) and for the controls (92.45 ± 38.4, 100.82 ± 38.8 and 100.81 ± 31.7), and the difference was statistically significant when the repair Comet score was compared to the basal DNA damage observed in patients (p <0.001) and controls (p <0.001). Similar results were observed when the Comet scores of repair times were compared to the Comet scores obtained after treatment with cisplatin in patients (71.09 ± 48.2, p <= 0.005) and controls (71.59 ± 40.5, p <= 0.005). The results seem to indicate a similar pattern of response to cisplatin and DNA repair in both groups of subjects evaluated. The period of incubation of the cells after cisplatin removal and the number of individuals studied may have influenced the results. The lymphocytes\' response, in vitro, to cisplatin may not be representative of the in vivo effect of tumor cell. However, the identification of markers of response to treatment with chemotherapy from peripheral blood lymphocytes may be an important research strategy in clinical practice, including melanoma.

A mitoxantrona (MXT) é um antineoplásico utilizado no tratamento de tumores como leucemias, linfoma não-Hodgkin e câncer de mama e próstata. Ela é classificada como uma antracenodiona, sendo um análogo estrutural das antraciclinas, como a doxorrubicina (DOX), cujo mecanismo de ação é baseado na inibição da enzima topoisomerase II (Topo II), através da formação dos complexos estabilizados Topo II-DNA. As antraciclinas e a MXT também são capazes de formar lesões do tipo adutos, pontes intercadeias de DNA (interstrand crosslink – ICL) e espécies reativas de oxigênio (ERO). Estudos têm demonstrado que a via de reparo por excisão de nucleotídeos (Nucleotide Excision Repair – NER) está envolvido na remoção de lesões no DNA induzidas pela DOX. Considerando as similaridades estruturais e de mecanismo de ação entre a MXT e a DOX, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da via NER na citotoxicidade da MXT, a fim de elucidar possíveis mecanismos envolvidos na resistência tumoral a esta droga. Os resultados encontrados demonstraram que células deficientes na via NER (XPA, XPD, XPC e CSB) apresentam elevada sensibilidade a MXT comparadas a células proficientes em reparo (MRC5). Apesar disso, células CSB (deficientes na subvia associada à transcrição - Transcription coupled – TCR-NER) são mais sensíveis a MXT que células XPC (deficientes na subvia de reparo global do genoma – Global genome repair – GGR-NER) e também apresentam diferenças no perfil de ciclo celular, síntese de DNA e formação dos complexos Topo II-DNA após tratamento com MXT. Células XPC, da mesma forma que as células proficientes MRC5 apresentam parada de ciclo celular em G2/M, recuperação da síntese de DNA e sinal semelhante para formação dos complexos Topo II-DNA, enquanto células CSB apresentam acúmulo de células na fase S, diminuição na síntese de DNA e sinal mais intenso para formação dos complexos Topo II-DNA. Além disso, a complementação das células CSB com a proteína CSB recuperou a resistência das células a MXT e também diminuiu a intensidade do sinal dos complexos Topo II-DNA. Estes resultados indicaram que a via NER está envolvida na resistência das células ao tratamento com MXT e que a proteína CSB ou a subvia TCR-NER tem um papel chave no processamento dos complexos Topo II-DNA. / Mitoxantrone (MXT) is an antineoplastic drug used in treatment of tumors like leukemia, non-Hodgkin lymphoma and breast and prostate cancer. It is classified as an anthracenedione, being a structural analogue of anthracyclines, like doxorubicin (DOX), which action mechanism is based on topoisomerase II (Topo II) inhibition and formation of stabilized Topo II-DNA complexes. Anthracyclines and MXT also can form lesions like DNA adducts, interstrand crosslinks (ICL) and reactive oxygen species (ROS). Studies have shown that nucleotide excision repair (NER) pathway is involved in removal of lesions induced by DOX. Due to structural and action mechanism similarities between MXT and DOX, the aim of this work was to evaluate the influence of NER pathway in cytotoxicity of MXT, in order to elucidate possible mechanisms involved in tumor resistance to this drug. The results demonstrated that NER-deficient cells (XPA, XPD, XPC and CSB) show high sensitivity to MXT compared to repair proficient cells (MRC5). However, CSB cells (deficient in Transcription coupled repair – TCR) were more sensitive to MXT than XPC cells (deficient in Global genome repair – GGR) and also showed differences in cell cycle, DNA synthesis and Topo II-DNA complexes formation upon MXT treatment. XPC cells, in the same way as MRC5 proficient cells present G2/M cell cycle arrest, DNA synthesis recovery and similar signal for Topo II-DNA complexes formation, while CSB cells present accumulation of cells in S phase, reduced DNA synthesis and a more intense signal for Topo II-DNA complexes formation. Moreover, CSB cells complementation recovery MXT-resistance and also diminished Topo II-DNA complexes signal intensity. These results indicate that NER pathway is involved in cells resistance to MXT treatment and that CSB protein or TCR-NER sub pathway has a key role in processing of MXT induced Topo II-DNA complexes.

DNA is often damaged by environmental agents which lead to the up-regulation of several genes involved in different repair pathways. The regulation of DNA repair is important for cell survival following exposure to DNA-damaging agents. Schistosoma mansoni is a parasite that undergoes several modifications in its complex life cycle, being exposed to a subset of DNA-damaging agents, such as the environment and host immune response, and therefore, such as many other organisms, it is likely to be provided for efficient repair mechanisms. Recently, studies have shown that Nucleotide Excision Repair (NER) consists in an indispensable mechanism for removing a broad spectrum of DNA lesions. In the current study, it was analyzed the gene expression of Nucleotide Excision Repair Factor 2 (NEF2) - SmRad23 and SmRad4, in different developmental stages of S. mansoni, as well as the expression level of these genes in S. mansoni adult worms treated with DNA-damaging agents. Together, the results have confirmed the expression of these two proteins in all of the evolutive stages studied of the parasite, and shown a differential expression in front of the treatment with the different chemical agents. Furthermore, it was revealed the correlation of these genes with their orthologues in other eukaryotes. Therefore, the presence of SmRad23 and SmRad4 in all of the developmental stages of S. mansoni, as well as their differential expression following exposition to DNA-damaging agents, suggest that the NER is an important repair pathway during the complex life cycle of this parasite. / O DNA é freqüentemente danificado por agentes ambientais que levam à ativação de vários genes envolvidos em diferentes vias de reparo. A regulação do reparo do DNA é importante para a sobrevida da célula mediante exposição a agentes causadores de dano. Schistosoma mansoni é um parasito que passa por várias modificações em seu complexo ciclo de vida, estando exposto a uma série de agentes lesivos ao DNA, tais como aqueles presentes no meio ambiente e na própria resposta imune do hospedeiro, e, portanto, assim como muitos outros organismos, é provável que seja provido de eficientes mecanismos de reparo. Recentemente, estudos têm demonstrado que a via de reparo por excisão de nucleotídeos (NER) consiste em um mecanismo indispensável em eucariotos para a remoção de um amplo espectro lesões no DNA. No presente estudo, foi analisada a expressão gênica do fator de reparo por excisão de nucleotídeos 2 (NEF2) - SmRad23 e SmRad4, em diferentes estágios de desenvolvimento de S. mansoni, assim como o nível de expressão destes genes em vermes adultos tratados com agentes lesivos ao DNA. Em conjunto, os resultados confirmaram a expressão dessas duas proteínas em todos os estágios evolutivos estudados do parasito, e mostraram uma expressão diferencial destes genes mediante tratamento com os diferentes agentes químicos. Além disso, foi revelada a correlação destes genes com seus ortólogos em outros eucariotos. Portanto, a presença de SmRad23 e SmRad4, em todos os estágios de desenvolvimento de S. mansoni, bem como sua expressão diferencial mediante exposição a agentes lesivos ao DNA, sugere que NER constitui uma importante via de reparo durante o complexo ciclo de vida deste parasito. / Mestre em Imunologia e Parasitologia Aplicadas

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A mitoxantrona (MXT) é um antineoplásico utilizado no tratamento de tumores como leucemias, linfoma não-Hodgkin e câncer de mama e próstata. Ela é classificada como uma antracenodiona, sendo um análogo estrutural das antraciclinas, como a doxorrubicina (DOX), cujo mecanismo de ação é baseado na inibição da enzima topoisomerase II (Topo II), através da formação dos complexos estabilizados Topo II-DNA. As antraciclinas e a MXT também são capazes de formar lesões do tipo adutos, pontes intercadeias de DNA (interstrand crosslink – ICL) e espécies reativas de oxigênio (ERO). Estudos têm demonstrado que a via de reparo por excisão de nucleotídeos (Nucleotide Excision Repair – NER) está envolvido na remoção de lesões no DNA induzidas pela DOX. Considerando as similaridades estruturais e de mecanismo de ação entre a MXT e a DOX, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da via NER na citotoxicidade da MXT, a fim de elucidar possíveis mecanismos envolvidos na resistência tumoral a esta droga. Os resultados encontrados demonstraram que células deficientes na via NER (XPA, XPD, XPC e CSB) apresentam elevada sensibilidade a MXT comparadas a células proficientes em reparo (MRC5). Apesar disso, células CSB (deficientes na subvia associada à transcrição - Transcription coupled – TCR-NER) são mais sensíveis a MXT que células XPC (deficientes na subvia de reparo global do genoma – Global genome repair – GGR-NER) e também apresentam diferenças no perfil de ciclo celular, síntese de DNA e formação dos complexos Topo II-DNA após tratamento com MXT. Células XPC, da mesma forma que as células proficientes MRC5 apresentam parada de ciclo celular em G2/M, recuperação da síntese de DNA e sinal semelhante para formação dos complexos Topo II-DNA, enquanto células CSB apresentam acúmulo de células na fase S, diminuição na síntese de DNA e sinal mais intenso para formação dos complexos Topo II-DNA. Além disso, a complementação das células CSB com a proteína CSB recuperou a resistência das células a MXT e também diminuiu a intensidade do sinal dos complexos Topo II-DNA. Estes resultados indicaram que a via NER está envolvida na resistência das células ao tratamento com MXT e que a proteína CSB ou a subvia TCR-NER tem um papel chave no processamento dos complexos Topo II-DNA. / Mitoxantrone (MXT) is an antineoplastic drug used in treatment of tumors like leukemia, non-Hodgkin lymphoma and breast and prostate cancer. It is classified as an anthracenedione, being a structural analogue of anthracyclines, like doxorubicin (DOX), which action mechanism is based on topoisomerase II (Topo II) inhibition and formation of stabilized Topo II-DNA complexes. Anthracyclines and MXT also can form lesions like DNA adducts, interstrand crosslinks (ICL) and reactive oxygen species (ROS). Studies have shown that nucleotide excision repair (NER) pathway is involved in removal of lesions induced by DOX. Due to structural and action mechanism similarities between MXT and DOX, the aim of this work was to evaluate the influence of NER pathway in cytotoxicity of MXT, in order to elucidate possible mechanisms involved in tumor resistance to this drug. The results demonstrated that NER-deficient cells (XPA, XPD, XPC and CSB) show high sensitivity to MXT compared to repair proficient cells (MRC5). However, CSB cells (deficient in Transcription coupled repair – TCR) were more sensitive to MXT than XPC cells (deficient in Global genome repair – GGR) and also showed differences in cell cycle, DNA synthesis and Topo II-DNA complexes formation upon MXT treatment. XPC cells, in the same way as MRC5 proficient cells present G2/M cell cycle arrest, DNA synthesis recovery and similar signal for Topo II-DNA complexes formation, while CSB cells present accumulation of cells in S phase, reduced DNA synthesis and a more intense signal for Topo II-DNA complexes formation. Moreover, CSB cells complementation recovery MXT-resistance and also diminished Topo II-DNA complexes signal intensity. These results indicate that NER pathway is involved in cells resistance to MXT treatment and that CSB protein or TCR-NER sub pathway has a key role in processing of MXT induced Topo II-DNA complexes.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A infecção pulmonar é uma das principais causas de morbidade e mortalidade em pacientes com Fibrose Cística (FC). O prognóstico destes pacientes é influenciado pelo número de exacerbações anuais e a carga microbiana nas secreções respiratórias. Pseudomonas aeruginosa é o principal patógeno, tanto em importância quanto em prevalência. Recentemente, foi demonstrada a ocorrência de cepas de P. aeruginosa altamente transmissíveis em centros de atendimento a pacientes com FC. A persistência de P. aeruginosa no pulmão de pacientes com FC está associada, em parte, à presença de cepas com hipermutabilidade (HPM), um fenômeno decorrente, principalmente, de defeitos em genes envolvidos no sistema de reparo do DNA. Tivemos como objetivo investigar a ocorrência de cepas HPM em P. aeruginosa, associadas às infecções pulmonares crônicas em pacientes com FC, bem como, avaliar a associação entre HPM, resistência a antimicrobianos e expressão de fatores de virulência. Das 179 amostras bacterianas estudadas, isoladas de 17 (85%) dos 20 pacientes incluídos no estudo, 43 (24%) apresentaram HPM seguindo os critérios estabelecidos por Maciá e colaboradores. Essas subpopulações apresentaram maiores taxas de resistência a antimicrobianos. As amostras estudadas apresentaram grande variabilidade genética (49 perfis definidos com a utilização da técnica de RADP), embora tenha sido observada, também, a incidência de clones compartilhados por diferentes pacientes. Não encontramos similaridade entre os clones estudados e as cepas epidêmicas circulantes em outros países. Das amostras classificadas como HPM pelos critérios de Macia e colaboradores, apenas 3 delas apresentaram frequência de mutação que permitisse sua classificação como HPM. Com o sequenciamento do DNA encontramos mutações que levaram a mudança de aminoácidos nas proteínas codificadas pelos genes mutS, mutD e urvD. Não observamos mutações nos genes mutM, mutT e mutY que pudessem alterar os aminoácidos sintetizados. Como são escassos estudos sobre a influência da HPM em alterações fenotípicas outras que a resistência a antimicrobianos, comparamos a expressão de atributos de virulência nas populações selvagens e subpopulações. Não observamos alterações nos estados nutricionais, mobilidade e capacidade de formação de biofilme dos microrganismos estudados. Ao contrário, as subpopulaçãoes apresentaram uma menor atividade de LasA e um aumento na produção de piocianina, o que reforça nossa hipótese de que células mutantes teriam uma vantagem no ambiente pulmonar de pacientes com FC. Devido à diferença nos testes propostos para caracterização de HPM, sugerimos que o teste de difusão em agar modificado seja adotado como uma metodologia de triagem a ser utilizada em laboratório de microbiologia clinica. / Pulmonary infection is a major cause of morbidity and mortality in patients with Cystic Fibrosis (CF). The prognosis of these patients is influenced by the number of annual exacerbations of the infectious processes and the microbial load in their respiratory secretions. Pseudomonas aeruginosa is the main CF pathogen, both in importance and predominance. Recently, highly transmissible P. aeruginosa strains were reported among CF patients from different CF Health Care centers. The persistence of P. aeruginosa in the lung of CF patients is associated, at leat in part, with the presence of strains with hipermutability (HPM), a phenomenon caused mainly by defects in genes involved in the DNA repair system. In this report, 43 (24%) out of 179 P. aeruginosa isolates recovered from 17 (85%) out of 20 CF patients included in the study were characterized as HPM, according to the criteria established by Maciá and collegues. The HPM subpopulations exhibited higher rates of antimicrobial resistance. By using the RAPD technique, bacteria included in our study were shown to exhibit high genetic variability and could be grouped in 49 different clones. However, a few clones were shared by different patients. No similarity was detected among these clones and epidemic strains from others countries. Of the 43 isolates classified as HPM by Maciás criteria, only 3 exhibited mutation frequencies allowing their inclusion in the HPM group. By sequencing the DNA from these bacteria we found mutations in the genes mutS, mutD and urvD that resulted in changes in the aminoacids sequences. We did not observe mutations in the genes mutM, mutt and mutY that could have altered the aminoacid sequence from synthesized protein. Since there are only a few report in the literature on the influence of HPM on bacterial phenotypic alterations other than antimicrobial resistance, we also compared 81 bacterial isolates from the wild populations and HPM subpopulations in their virulence properties No difference among the microorganisms were detected considering their nutricional variations, mobility and ability of biofilm formation. In contrast, HPM subpopulations exhibited decreased LasA activity and increased production of pyocianyn. These results reinforced our hypothesis that bacterial mutants may have some advantage in the pulmonary environment of CF patients. Due to the difference in the results of the two sorts of test used to identify HPM, we propose the test of diffusion in modified agar as a trial test to be included in laboratories of clinical microbiology.

Células de todos os organismos vivos restauram lesões em DNA preservando a integridade da informação genética, através de mecanismos de reparo. A não eliminação, ou o acúmulo destas lesões ou a deficiência em uma via de reparo, leva ao acúmulo de mutações em células, podendo contribuir para o câncer. Lesões no DNA podem estar associadas com Diabetes Mellitus (DM) e pouco se sabe a respeito de possíveis distúrbios no sistema de reparo, associado a esta síndrome. A metformina (MET), um sensibilizador de insulina, pode estar associado a incidência reduzida e melhora no prognóstico de certos tipos de cânceres em DM. Neste estudo, estamos sugerindo em eucariotos e procariotos, deficientes em enzimas de reparo de DNA, que a MET, age via enzimas de reparo, para proteger a célula contra os danos em DNA. Isto porque células XPD, deficientes na enzima de reparo XPD, pré-tratadas com MET (1mM) e irradiadas com UVC, tiveram sobrevivência menores, avaliadas através da viabilidade celular pela exclusão do Azul de Trypan, em comparação com controle, MRC5. O mesmo ocorrendo com as cepas bacterianas AB1885, BH20 e AB2463 deficientes nas enzimas de reparo, UvrB e Fpg e do sistema SOS, respectivamente, quando foram pré-tratadas com MET (20mg = 168mM) e irradiadas com UVC comparadas com suas sobrevivências sem UVC. Cepas AB1885 e BH20 transformadas em proficientes de todos os sistemas de reparo e submetidas ao mesmo tratamento com MET, mas com a dose de UVC igual à administrada para a cepa selvagem (AB1157), observou-se um aumento de sobrevivência. E ao se utilizar a cepa GY4765 (SOS+), proficiente da atividade autocatalítica do sistema SOS, nas mesmas condições de tratamento, houve também aumento da sobrevivência em relação ao controle, sendo também o sistema testado através do SOS Cromoteste onde a MET expressou este sistema. Através do ensaio da eletroforese alcalina em gel de agarose, onde se avaliou a atividade de reparo da cepa bacteriana AB1157, após o prétratamento com MET e irradiação com UVC, confirmou-se a ação da MET em ativar sistemas de reparo do DNA. Demonstrou-se, também, a existência de uma ação conjunta da MET com a insulina, quando em células provenientes de pacientes portadores de câncer de mama MCF7, transfectada com o gene BRCA1(HRR), o tratamento com MET (168mM) não expressou este gene, mas o fez, em ação conjunta com a insulina (10nM) quando avaliadas no ensaio de luciferase. Quando células MRC5 foram submetidas ao pré-tratamento com MET(168mM) e insulina(10nM) e após irradiada com UVC, tiveram sua sobrevivência maiores do aquelas irradiadas sem insulina. Já nas células XPD, esta ação conjunta MET e insulina, não protegeu a célula contra a ação do UVC. Conclui-se que a MET em procariotos, ativa reparo de DNA, necessita das enzimas de reparo UvrB (NER) e fpg (BER) e do sistema SOS para proteger a célula contra os efeitos deletérios do UVC. Em eucariotos, a MET, necessita da enzima de reparo de DNA, XPD (NER) para promover a mesma proteção contra a ação do UVC, que é exacerbada, quando associada à insulina. Possivelmente, a MET, também expressa o gene BRCA1 (HRR) quando associada à insulina. / Cells prevent the formation of injuries in DNA preserving integrity of the genetic information, through repair mechanisms. The accumulation of these injuries or the deficiency in one repair mechanism can produce mutations in cells, leading to neoplasic transformation. Injuries in the DNA can be associated with Diabetes Mellitus (DM) and little is known regarding possible disturbance in the repair system, associated with this syndrome. The use of metformin (MET), a insulin sensitizer, can be associated with reduced incidence and improvement in the prognostic of certain types of cancer in DM. In this study, we are suggesting in prokaryotes and eukaryotes deficient in repair enzymes that MET acts through these enzymes, to protect against the damages in DNA. Cells XPD, deficient in the enzyme of repair XPD, pre-treated with MET (1mM) and radiated with UVC, showed lower survival, evaluated through Trypan Blue test of cell viability in comparison with MRC5 control cells. The same occurring with bacterial strains AB1885, BH20 and AB2463 deficient in repair enzymes UvrB and Fpg and the SOS system, respectively, when pre-treated with MET (20mg/ml=168mM) and radiated with UVC compared with its survival without UVC. Strains AB1885 and BH20 transformed into proficient of all the repair systems through, and submitted to the same treatment with MET and equal dose of UVC the used in the wild strain (AB1157), we observed an increase of its survival. Studying the strains GY4765 (SOS+) proficient on the autocatalytic activity of the SOS system, using the same conditions of treatment, also had increase of its survival in relation to the control, being also this system tested through Chromotest SOS where the MET expressed the SOS genes. Through alkaline electroforese in agarose gel to evaluate the repair activity on the bacterial strain AB1157 (proficient of all repair systems) the pre-treatment with MET and irradiation with UVC, confirmed the action of MET in activating repair systems. It was demonstrated, also, the existence of a synergic action of MET and insulin, when cells from patients with of breast cancer of (MCF7), transfected with BRCA1 gene (HRR). The treatment with MET (20mg/ml) did not increase the expression of this gene, but when combined with insulin (10nM) we observed an increase in the expression of this gene, evaluated in the Luciferase assay. When MRC5cells has been submitted to the pre-treatment with MET and insulin and exposed with UVC, had its higher survival of those radiated without insulin. XPD cells, treated with MET and insulin, did not show any protection agains UVC exposure. In conclusion MET treatment in prokaryotes active DNA repair, but needs UvrB enzymes (NER), fpg (BER) and SOS system to protect the cell against the deleterious effect of the UVC. In eukaryotes, MET needs XPD repair enzyme, (NER) to promote the same protection against the action of the UVC that is bigger when associated with insulin. Possibly, MET also increases the expression of BRCA1gene (HRR) when associated with insulin.