Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O câncer de esôfago é uma malignidade altamente freqüente e letal. Uma característica específica das áreas de alta incidência de câncer de esôfago é a grande proporção de duplas mutações no gene TP53, sendo, ao menos uma delas, uma transição G para A em sítios CpG. Essas transições resultam de malpareamentos GT causados pela desaminação espontânea da 5-metilcitosina em ilhotas CpG. A enzima de reparo de DNA Timina-DNA Glicosilase (TDG) é responsável pelo primeiro passo na remoção da timina de malpareamentos GT em CpG. A alta proporção de mutações em sítios CpG em câncer de esôfago das áreas de alta incidência sugere que a via de reparo de DNA iniciada pela TDG pode estar prejudicada. A presença de duplas mutações, sendo ao menos uma delas em CpG, levantou a hipótese de que a primeira mutação no TP53 reduz a atividade da via de reparo iniciada pela TDG, que acarretaria a segunda mutação em sítios CpG. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi analisar o efeito da p53 sobre a expressão e atividade da TDG. Os resultados obtidos mostram que a expressão de TDG é regulada transcricionalmente pela p53 numa gama de linhagens celulares e é induzida pelo dano ao DNA, de forma p53-dependente. Além disto, os resultados apontam um possível papel da proteína p53 ativa na migração nuclear e atividade da TDG. Estes resultados ainda nos levam à conclusão de que o silenciamento de TDG aumenta a sensibilidade à morte celular induzida por MMS quando a p53 é encontrada na forma selvagem, mas não quando esta proteína é mutada, e de que o status mutacional de TP53 parece afetar a expressão de TDG em CEE primários. Juntos esses resultados sugerem que a p53 regula o reparo de DNA mediado pela TDG e que a inativação de p53 em células tumorais pode contribuir para a aquisição de um mutator phenotype. / Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is a highly frequent and fatal malignancy in the world. A peculiar characteristic of the high incidence areas of esophageal cancer is the large proportion of double mutations in TP53 gene, being, at least one of them, a G to A transition at CpG sites. These transitions result from GT mismatches caused by the spontaneous deamination of 5-methylcytosine at CpG sites. The DNA repair enzyme Thymine-DNA Glycosylase (TDG) is responsible for the first step in the removal of the thymidine from the GT mismatches at CpG sites. The high proportion of mutations at CpG sites in esophageal tumors in the high incidence areas suggests that the DNA repair pathway initiated by TDG might be impaired. The large number of double mutations, with one being at a CpG site, raised the possibility that the first mutation in TP53 reduces the activity of the TDG base excision repair pathway, increasing the chance of a second mutation event at a CpG site. In this way, the aim of this work was to analyze the effect of p53 on the expression and activity of TDG. The results achieved show that TDG expression is regulated by p53 in a variety of cells lines at the trancriptional level and induced by DNAdamage in a p53-dependent manner. Furthermore, these results point out a possible role of active p53 in the nuclear migration and activity of TDG. The results further support the notion that TDG silencing increases the sensitivity to cell death induced by Methylmethane sulphonate when p53 is found in a wild-type, but not in a mutant form, and that TP53 mutation seems to affect TDG expression in primary ESCC. Together, these results suggest that p53 regulates TDG-mediated repair and that p53 inactivation in cancer cells may contribute to a mutator phenotype through loss of TDG function.

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.

Os astrocitomas são os tumores cerebrais primários mais frequentes, dentre os quais, o glioblastoma multiforme (GBM) é o tipo mais agressivo, sendo classificado como astrocitoma de grau IV. O tratamento envolve remoção cirúrgica seguida de quimio e radioterapias, porém essa abordagem não é eficaz devido à alta resistência das células tumorais. Em um trabalho anterior, buscando caracterizar os mecanismos associados à esta característica, investigamos a expressão de genes de reparo de DNA em astrocitomas de diferentes graus. Foram encontradas alterações em 19 genes. Através da combinação destas alterações em todos os arranjos possíveis, definimos um grande conjunto de assinaturas de expressão gênica que foi utilizado como filtro para a busca de correlação em bancos de dados públicos. No total, 421 assinaturas foram associadas à redução na sobrevida dos pacientes, sendo que cinco dos genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 e DDB2) foram isoladamente relacionados ao pior prognóstico. Notavelmente, DDB2 foi o único gene subexpresso a apresentar esta correlação, levando a um risco de morte aproximadamente três vezes maior. No presente estudo in vitro, após radiação ionizante, observamos que células com baixos níveis de DDB2 reparam mais rapidamente as quebras induzidas no DNA, saem mais facilmente da parada de ciclo na fase G2/M e se tornam ainda mais resistentes a este tratamento. Além disso, o silenciamento de DDB2 induziu o aumento dos níveis de Zeb1, um importante promotor da transição epitélio-mesênquima, bem como dos índices de invasão e migração celular. Estes dados mostram que a redução nos níveis de DDB2 induz um fenótipo mais agressivo, corroborando a correlação com pior prognóstico dos pacientes observado anteriormente. Tomados em conjunto, esses resultados sugerem que a função de DDB2 não está limitada ao âmbito do reparo de DNA, apontam uma potencial relação com o controle da transição epitélio-mesênquima e mostram que este gene possui papel fundamental no estabelecimento da agressividade e resistência de GBM. / Astrocytomas are the most common primary brain tumors. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive type and is classified as grade IV astrocytoma. The treatment involves surgical resection followed by chemo and radiotherapies, however this approach is not effective due to the high resistance of tumor cells. In a previous work, to characterize the cellular mechanisms associated to this characteristic, we investigated the expression of DNA repair genes in samples of different astrocytoma grades. We found alterations in 19 genes. By combining these expression changes in all possible arrangements, a large set of gene expression signatures was defined and used as a filter to seek correlations in public databases. As a result, 421 signatures were associated with reduced patient survival. Among them, five genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 and DDB2) were individually related to worse prognosis. Notably, DDB2 was the only down regulated gene to exhibit this correlation, making the risk of death approximately three times higher. In the present in vitro study, after ionizing radiation, we observed that cells with low levels of DDB2 are capable of faster DNA breaks repair, easily exit the G2/M arrest and become even more resistant to this treatment. Furthermore, DDB2 silencing enhanced the levels of Zeb1, an important promoter of the epithelial-mesenchymal transition, as well as the rates of cell invasion and migration. These data indicate that DDB2 knockdown leads to a more aggressive cell behavior, corroborating the association with worse prognosis previously observed. Taken together, these results suggest that DDB2 function is not limited to DNA repair, they point out its potential participation in epithelial-mesenchymal transition control and show that this gene might play a key role in GBM\'s aggressiveness and resistance.

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.

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.

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.

A integridade do DNA é ameaçada pelos efeitos lesivos de inúmeros agentes físicos e químicos que podem vir a comprometer sua função. Um dos mais versáteis e estudados mecanismos de reparo de DNA é o reparo por excisão de nucleotídeos (NER). Este mecanismo remove lesões que causam distorções na dupla fita de DNA, incluindo dímeros de pirimidina ciclobutano (CPDs) e 6-4 fotoprodutos (6-4 PPs), provocados pela radiação de luz ultravioleta (UV). Em humanos, a síndrome genética xeroderma pigmentosum (XP) apresenta uma alta sensibilidade à luz solar, resultando em um grande aumento na incidência de tumores em regiões expostas da pele e degeneração neurológica progressiva. O gene xpa parece estar envolvido diretamente no reconhecimento de lesões produzidas pela luz UV, atuando tanto no reparo global (GGR) como no reparo acoplado à transcrição (TCR). A modulação da expressão deste gene deve alterar as taxas de reparo no genoma celular, fornecendo valiosa contribuição para o estudo do reparo de DNA no NER e em outras vias distintas. No entanto, não foi possível a atenuação ou inativação total do transcrito XPA, provavelmente devido ao baixo número de moléculas de mRNA nas células e da relativa estabilidade da proteína XPA. A expressão controlada do cDNA xpa em células deficientes XP12RO foi conseguida através da transfecção do vetor indutível por muristerona A, pINXA. O clone INXA15M mostrou-se eficiente na indução da proteína XPA, complementando células XP12RO. Quantidades reduzidas de XPA foram suficientes para a complementação total de células XP12RO na sobrevivência frente à luz UV, ou para a atividade de reparo de DNA no genoma global. Entretanto, observou-se uma maior incidência de células apoptóticas em períodos de tempo curtos após a UV, quando comparamos com células proficientes para o reparo de DNA (HeLa). O vetor adenoviral portando o cDNA xpa (AdyXPA) mostrou-se eficiente na complementação de fibroblastos derivados de pacientes XPA. Apesar do curto período de expressão do transgene e da conhecida reação imunológica produzida pelos adenovirus, este vetor representa uma potencial ferramenta para testes de complementação, identificação de mutações e busca de sistemas de correção gênica de pacientes XP. / The DNA integrity is always threatened by the damage effects of physical and chemical agents that could jeopardy its function. The nucleotide excision repair (NER) is one of the most known and flexible mechanisms of DNA repair. This mechanism can recognize and remove DNA double-helix distortion, including the cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) and the pyrimidine-pyrimidone (6-4) photoproduct, promoted by ultraviolet light (UV). The human syndrome xeroderma pigmentosum (XP) is clinically characterized chiefly by the early onset of severe photosensitivity of the exposed regions of the skin, a very high incidence of skin cancers and frequent neurological abnormalities. The xpa gene seems to be involved during the UV damage recognition, in both global genome repair (GGR) and transcription-coupled repair (TCR). This gene modulation may modify the DNA repair rate in the cell genome, providing valuable contribution to the NER understanding and other DNA repair pathways. However, the complete inactivation or even the attenuation of the XPA transcript was not possible, mainly because of the low abundance mRNA per cell and the high stability of the XPA protein. The controlled expression of the cDNA xpa in XP12RO deficient cells was achieved through the transfection of a muristerone-A inducible vector, pINXA. The INXA15M clone shows good induction of the XPA protein and total complementation of XP12RO cells deficiency. Small quantities of the XPA protein do not interfere in the cellular UV sensitivity and the DNA repair activity in the global genome. Nevertheless, a higher number of cells in the apoptotic process were detected in short periods of time after UV light when compared to normal cells (HeLa). The adenovirus vector carrying the cDNA xpa (AdyXPA) can efficiently complement XPA patients’ fibroblast cells. In spite of the short period of the transgene expression and the known imunological reaction caused by adenovirus, this vector represents a potential tool for gene complementation diagnostic and gene correction in XP patients.

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.

Neste trabalho estudamos o efeito da exposição de células humanas à radiação ionizante e em associação a campos elétricos exógenos estáticos. A linhagem T47D de células de carcinoma ductal mamário foi irradiada com gamas no intervalo 0 8 Gy. A viabilidade celular da linhagem T47D exposta à radiação gama e campo elétrico estático (CEE) de 1.250 V/cm foi cerca de 12% inferior à viabilidade observada apenas com irradiação. Quando aplicado isoladamente por 24 e 72 horas o CEE não induziu toxicidade. A imunofluorescência realizada na linhagem normal MRC5 (fibroblasto de pulmão humano normal) quantificou a expressão da histona -H2AX. A quantidade de histonas fosforiladas foi cerca de 40% maior após irradiação com 2 Gy mais CEE aplicado por 1h, indicando que o campo elétrico interferiu negativamente no processo de reparo das quebras duplas de DNA. A análise de citometria de fluxo (FACS) mostrou que em células T47D tratadas com 1 e 2 Gy por 24 horas o CEE também interferiu negativamente no processo de reparo do DNA, notadamente pelo maior acúmulo de células na fase S. / Our goal is the study in human cells of the effect resulting from the association of irradiation with exposure to exogenous static electric fields. The T47D cell line of breast cancer cells was irradiated with gammas in the 0 8 Gy doses range. The viability of this T47D cells exposed to both gamma radiation and 1.250 V/cm static electric field (SEF) was about 12% lower than when only irradiated. The sole exposure of the cells to SEF by 24 and 72 hours didnt induce toxicity. Immunofluorescence runs carried out in irradiated normal MRC5 cell line of human lung fibroblast have quantified the expression of the g-H2AX histone. The amount of phosphorylated histones was approximately 40% higher after irradiation with 2 Gy plus exposure to a SEF by 1 hour, showing that the electric field negatively interfered in the repairing process of the DNA double strand breaks. The flow cytometry analysis with FACS showed that in T47D cells treated with 1 and 2 Gy by 24 hours the SEF also negatively interfered in the DNA repairing process, as evidenced by the higher accumulation of cells in the S phase.

O carcinoma epidermóide de lábio (CEL) e a queilite actínica (QA) são condições que atingem o vermelhão do lábio e são causadas pela exposição crônica e excessiva à radiação ultravioleta (UV) do sol. A absorção da radiação UV produz dois tipos predominantes de danos ao DNA, os dímeros de pirimidina-ciclobutanos (CPD) e os fotoprodutos 6-4 pirimidina-pirimidona (6-4PP). Se não forem reparadas estas lesões induzidas por UV podem dar lugar a mutações em seqüências de DNA. Essas mutações compreendem a transição CT e CC TT em seqüências dipirimidínicas, conhecidas como mutações com assinatura UV. CPDs e 6-4PPs são primariamente reparadas por um sistema de reparo de DNA chamado reparo por excisão de nucleotídeo (NER). Polimorfismos presentes em genes do NER podem gerar maior susceptibilidade ao desenvolvimento de vários tipos de câncer, incluindo o câncer de pele. O presente trabalho teve por objetivos: realizar levantamento epidemiológico de pacientes com QA e CEL bem como avaliar seus hábitos de exposição solar; verificar se os polimorfismos genéticos XPD (Asp312Asn) e XPD (Lys751Gln) estão relacionados com risco para o desenvolvimento de QA e verificar a expressão imunoistoquímica das proteínas XPC, XPF e dos CPDs em CEL e QA. Os hábitos de exposição solar e os dados epidemiológicos foram coletados através de um questionário aplicado a 84 pacientes com diagnóstico prévio de QA, 6 pacientes com diagnóstico de CEL e 63 indivíduos sem lesões. As reações de imunoistoquímica foram realizadas em 38 casos de QA distribuídos nos diferentes graus de displasia epitelial, 9 casos de CEL e 7 casos sem alterações no epitélio. O estudo dos polimorfismos contou com 41 indivíduos no grupo controle e 63 no grupo QA, dos quais o DNA foi extraído a partir de amostras de raspado bucal. Através da entrevista, obtiveram-se informações condizentes com as da literatura internacional além de dados inéditos sobre hábitos de exposição solar de pacientes com QA. A análise dos genótipos mostrou que indivíduos que têm o genótipo AG no códon 312 do gene XPD apresentam maior risco de desenvolvimento de QA. O fato de ter residido em área rural e exercido atividades profissionais ao ar livre também estavam associados ao desenvolvimento da QA. Os achados da análise imunoistoquímica, nos permitem sugerir que a eficiência do NER está prejudicada na QA e que, portanto este sistema de reparo é importante para o desenvolvimento da fotocarcinogênese em lábio. Além disso, os casos que mostram acúmulo de CPD associado à ausência de XPC e XPF são provavelmente, os mais propensos a sofrerem transformação maligna, já que CPDs não reparados podem levar ao aparecimento de mutações no DNA. / Lip squamous cell carcinoma (LSCC) and actinic cheilitis (AC) are both conditions affecting the vermilion border of the lip which are caused by chronic and excessive exposure to the ultraviolet (UV) radiation in sunlight. Absorption of UV radiation produces two predominant types of DNA damage, cyclobutane pyrimidine dimers (CPD) and pyrimidine (6-4) pyrimidone photoproducts (6-4PP). If not repaired, UVinduced DNA lesions can lead to mutations in the DNA sequences. These mutations are in the form of C-T and CC-TT transitions in dipyrimidine sequences, known as UV signature mutations. CPDs and 6-4 PPs are primarily repaired by a DNA repair system called nucleotide excision repair (NER). Polymorphisms present in NER genes are related to the risk of developing varied types of cancer, including skin cancer. The objectives of the present study were: to carry out epidemiological data of patients with AC and LSCC as well as to evaluate their habits of solar exposure; to verify if genetic polymorphisms XPD (Asp312Asn) and XPD (Lys751Gln) are related to the risk of developing AC and to analyze the immunoexpression of XPC and XPF proteins and CPDs in LSCC and AC. Solar exposure habits and epidemiological data were collected through an interview survey, which was administered to 84 patients with prior diagnosis of AC, 6 patients with LSCC diagnosis and 63 individuals without injuries. Immunohistochemmical reactions were carried out on 38 cases of AC distributed into the different degrees of epithelial dysplasia, 9 cases of CEL and 7 cases without epithelium alterations. The polymorphisms analysis was performed with 41 individuals in control group and 63 in AC group, from which the DNA was extracted from buccal scraped samples. The survey provided information that is on agreement with those in international literature besides unpublished data about solar exposure habits of AC patients. The analysis of the genotypes showed that individuals with the AG genotype in the codon 312 of the XPD gene, present higher risk to AC. Rural residence and outdoor working were also associated to the development of AC. Immunohistochemical findings suggest that in AC, there is a deficiency in NER; therefore, this DNA repair system is important to the lip photocarcinogenesis development. Furthermore, the cases which show CPD accumulation associated with XPC and XPF absence are probably, more prone to undergo malignant changes, since not repaired CPDs may lead to mutations in DNA.