RESUMO
Human xeroderma pigmentosum variant (XP-V) patients are mutated in the POLH gene, responsible for encoding the translesion synthesis (TLS) DNA polymerase eta (Pol eta). These patients suffer from a high frequency of skin tumors. Despite several decades of research, studies on Pol eta still offer an intriguing paradox: How does this error-prone polymerase suppress mutations? This review examines recent evidence suggesting that cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) are instructional for Pol eta. Consequently, it can accurately replicate these lesions, and the mutagenic effects induced by UV radiation stem from the deamination of C-containing CPDs. In this model, the deamination of C (forming a U) within CPDs leads to the correct insertion of an A opposite to the deaminated C (or U)-containing dimers. This intricate process results in C>T transitions, which represent the most prevalent mutations detected in skin cancers. Finally, the delayed replication in XP-V cells amplifies the process of C-deamination in CPDs and increases the burden of C>T mutations prevalent in XP-V tumors through the activity of backup TLS polymerases.
RESUMO
Iron ions mediate the formation of lethal DNA damage by hydrogen peroxide. However, when cells are depleted of iron ions by the treatment with iron chelators, DNA damage can still be detected. Here we show that the formation of such damage in low iron conditions is due to the participation of copper ions. Copper chelators can inhibit cell inactivation, DNA strand breakage and mutagenesis induced by hydrogen peroxide in cells pre-treated with iron chelators. The Fpg and UvrA proteins play an important role in the repair of DNA lesions formed in these conditions, as suggested by the great sensitivity of the uvrA and fpg mutant strains to the treatment when compared to the wild type strain.
Assuntos
Cobre/metabolismo , Dano ao DNA/efeitos dos fármacos , Proteínas de Escherichia coli , Escherichia coli/efeitos dos fármacos , Escherichia coli/metabolismo , Peróxido de Hidrogênio/farmacologia , Deficiências de Ferro , 2,2'-Dipiridil/farmacologia , Adenosina Trifosfatases/genética , Adenosina Trifosfatases/metabolismo , Proteínas de Bactérias/genética , Proteínas de Bactérias/metabolismo , Divisão Celular/efeitos dos fármacos , Centrifugação com Gradiente de Concentração , Quelantes/farmacologia , Dano ao DNA/genética , Reparo do DNA/genética , DNA Bacteriano/genética , Proteínas de Ligação a DNA/genética , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , DNA-Formamidopirimidina Glicosilase , Escherichia coli/citologia , Escherichia coli/genética , Peróxido de Hidrogênio/antagonistas & inibidores , Ferro/metabolismo , Mutagênese/efeitos dos fármacos , Mutagênese/genética , Mutagênicos/farmacologia , N-Glicosil Hidrolases/genética , N-Glicosil Hidrolases/metabolismo , Fenantrolinas/farmacologiaRESUMO
Despite 2,9-dimethyl 1,10-phenanthroline (NC) has been extensively used as a potential inhibitor of damage due to oxidative stress in biological systems, the incubation of E. coli cultures with the copper ion chelator NC prior to the challenge with hydrogen peroxide caused a lethal synergistic effect. The SOS response seems to be involved in the repair of the synergistic lesions through the recombination pathway. Furthermore, there is evidence for the UvrABC excinuclease participation in the repair of the synergistic lesions, and the base excision repair may also be required for bacterial survival to the synergistic effect mainly at high concentrations of H2O2, being the action of Fpg protein an important event. Incubation of lexA (Ind-) cultures with iron (II) ion chelator 2,2'-dipyridyl simultaneously with NC prevented the lethal synergistic effect. This result suggests an important role of the Fenton reaction on the phenomenon. NC treatment was able to increase the number of DNA strand breaks (DNAsb) induced by 10 mM of H2O2 in lexA (Ind-) strain and the simultaneous treatment with 2,2'-dipyridyl was able to block this effect.
Assuntos
Dano ao DNA/genética , Sinergismo Farmacológico , Escherichia coli/efeitos dos fármacos , Peróxido de Hidrogênio/metabolismo , 2,2'-Dipiridil/farmacologia , Proteínas de Bactérias/genética , Centrifugação com Gradiente de Concentração , Quelantes/metabolismo , DNA/análise , Reparo do DNA/genética , Escherichia coli/genética , Peróxido de Hidrogênio/farmacologia , Peróxido de Hidrogênio/toxicidade , Ferro/farmacologia , Mutação/genética , Fenantrolinas/metabolismo , Fenantrolinas/toxicidade , Recombinação Genética/genética , Resposta SOS em Genética/genéticaRESUMO
In Escherichia coli, the repair of lethal DNA damage induced by H(2)O(2) requires exonuclease III, the xthA gene product. Here, we report that both endonuclease IV (the nfo gene product) and exonuclease III can mediate the repair of lesions induced by H(2)O(2) under low-iron conditions. Neither the xthA nor the nfo mutants was sensitive to H(2)O(2) in the presence of iron chelators, while the xthA nfo double mutant was significantly sensitive to this treatment, suggesting that both exonuclease III and endonuclease IV can mediate the repair of DNA lesions formed under such conditions. Sedimentation studies in alkaline sucrose gradients also demonstrated that both xthA and nfo mutants, but not the xthA nfo double mutant, can carry out complete repair of DNA strand breaks and alkali-labile bonds generated by H(2)O(2) under low-iron conditions. We also found indications that the formation of substrates for exonuclease III and endonuclease IV is mediated by the Fpg DNA glycosylase, as suggested by experiments in which the fpg mutation increased the level of cell survival, as well as repair of DNA strand breaks, in an AP endonuclease-null background.
Assuntos
Carbono-Oxigênio Liases/metabolismo , Dano ao DNA , Reparo do DNA , Proteínas de Escherichia coli , Escherichia coli/genética , Peróxido de Hidrogênio/farmacologia , Quelantes de Ferro/farmacologia , N-Glicosil Hidrolases/metabolismo , 2,2'-Dipiridil/farmacologia , Proteínas de Bactérias/genética , Proteínas de Bactérias/metabolismo , Carbono-Oxigênio Liases/deficiência , Carbono-Oxigênio Liases/genética , DNA Liase (Sítios Apurínicos ou Apirimidínicos) , DNA-Formamidopirimidina Glicosilase , Desoxirribonuclease IV (Fago T4-Induzido) , Escherichia coli/citologia , Escherichia coli/efeitos dos fármacos , Escherichia coli/enzimologia , Exodesoxirribonucleases/genética , Exodesoxirribonucleases/metabolismo , Genoma Bacteriano , Ferro/metabolismo , Cinética , Mutação/genética , N-Glicosil Hidrolases/genética , Plasmídeos/genéticaRESUMO
As vias de reparo de DNA säo requeridas para manter a necessária estabilidade genômica e garantir a sobrevivência do organismo, frente aos efeitos deletérios causados por fatores endógenos e exógenos. Neste trabalho, realizamos a análise dos padrões de expressäo dos genes de reparo de DNA encontrados na cana-de-açúcar, pela determinaçäo da distribuiçäo de ESTs nas diferentes bibliotecas de cDNA no projeto de transcriptoma SUCEST. Três vias de reparo - fotorreativaçäo, reparo por excisäo de bases e reparo por excisäo de nucleotídeos - foram estudadas através do uso de proteínas de reparo como sondas para identificaçäo de ESTs homólogos em cana-de-açúcar, com base na procura computacional de similaridade. Os resultados indicam que os genes de reparo de DNA possuem uma expressäo diferencial nos tecidos, dependendo da via de reparo analisada. Esses dados in silico fornecem importantes indícios da expressäo diferencial, a qual deve ser confirmada por análises bioquímicas diretas.
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Etiquetas de Sequências Expressas , Plantas , Reparo do DNARESUMO
A identificaçäo e caracterizaçäo de genes envolvidos com reparo de DNA säo de grande interesse, dada a sua importância na manutençäo da integridade genômica. Além disso, a alta conservaçäo dos genes de reparo de DNA faz com que possam ser utilizados como fonte de informaçäo no que diz respeito à origem e evoluçäo das espécies. Os mecanismos relacionados à remoçäo de danos pelo reparo de DNA, bem como suas conseqüências biológicas, já säo bem conhecidas em bactérias, leveduras e animais. Entretanto, no que diz respeito a organismos vegetais, ainda há muito a ser investigado. No presente trabalho, apresentamos a identificaçäo dos genes envolvidos nas principais vias de reparo de DNA em cana-de-açúcar, através de uma análise de similaridade do banco de dados do projeto brasileiro Sugarcane Expressed Sequence Tag (SUCEST) com seqüências protéicas conhecidas disponíveis em outros bancos de dados públicos (National Center of Biotechnology Information (NCBI) e Munich Information Center for Protein Sequences (MIPS) Arabidopsis thaliana). Esta busca revelou que a gama de proteínas envolvidas no reparo de DNA em cana-de-açúcar é similar a de outros eucariotos. Mesmo assim, foi possível identificar algumas características interessantes encontradas apenas em vegetais, provavelmente em funçäo do seu processo evolutivo independente. As vias de reparo do DNA aqui representadas incluem fotorreativaçäo, reparo excisäo de bases, reparo excisäo de nucleotídeos, reparo mismatch, end-joinning näo homólogo, reparo por recombinaçäo homóloga e tolerância a lesões. Este trabalho descreve as principais diferenças encontradas na maquinaria de reparo de DNA de células vegetais em relaçäo àquela de organismos nos quais encontra-se bem descrita. Tais diferenças chamam a atençäo para um potencial de mecanismos distintos em vegetais, que merecem futuras investigações.