Respostas celulares a lesões no genoma

Resumo

O material genético celular está constantemente sujeito a agressões, gerando lesões na molécula de DNA. Estas afetam diretamente a replicação do DNA e transcrição do RNA, desencadeando respostas que interferem em vários processos metabólicos, inclusive ciclo celular. Para as células, lesões não removidas no DNA podem resultar em mutagênese ou morte celular e, para organismos multicelulares, as consequências são carcinogênese e envelhecimento. Este projeto busca estudar as respostas celulares após a indução de lesões no genoma, visando compreender os processos genéticos envolvidos na remoção (reparo de DNA), ou na tolerância aos danos. Empregamos vários modelos biológicos para esse estudo, eucariontes e procariontes, graças ao alto grau de conservação evolutiva dessas respostas, e que, por outro lado, nos dá uma visão abrangente do tema. Um dos agentes genotóxicos mais conhecidos é a luz ultravioleta (UV), e um dos nossos objetivos visa analisar os efeitos da luz solar (e seus componentes UV) na molécula de DNA. Esta abordagem tem implicações ambientais, pois deve gerar dados de perfis das diferentes lesões, e suas consequências biológicas (inativação plasmidial e mutagênese), provocadas pela exposição direta a luz solar em vários locais do globo. Os efeitos genotóxicos de luz UV também estão sendo investigados em células humanas, proficientes e deficientes em processos de reparo de DNA. Através do emprego de vetores adenovirais portadores de genes de fotoliases, pretendemos identificar a importância biológica de fotoprodutos e lesões oxidativas em células irradiadas com luz UVA. Por outro lado, estamos investigando também em fibroblastos humanos primários sincronizados, como são suas respostas de ciclo celular após irradiação com luz UVB, e a relação destas com a indução de eventos como autofagia e morte celular, incluindo apoptose. Também pretendemos investigar o efeito dessas lesões na indução de respostas ao nível de miRNA e no metabolismo de RNA interferência. Outros agentes genotóxicos, principalmente quimioterápicos normalmente empregados no tratamento de tumor, serão investigados quanto aos mecanismos celulares de resistência. Para isso, além de células deficientes em vários processos de reparo de DNA, disponíveis no laboratório, serão desenvolvidos sistemas de RNA interferência (siRNA e shRNA expressos em vetores lentivirais) para provocar silenciamento específico de genes relacionados ao processamento de lesões no genoma. Esses dados poderão auxiliar não só na compreensão das respostas a esses agentes, como também poderão identificar alvos gênicos para combater células tumorais. As respostas de células vegetais a lesões no genoma também serão exploradas. Nesse modelo estamos investigando a expressão e o papel de genes clássicos de reparo de DNA, como ortólogos ao gene xpb, e genes recentemente relacionados a respostas a lesões, como thi1. Propomos também investigar especificamente a expressão e função de ortólogos vegetais (cana de açúcar) dos genes MutM e Arp, que participam da via de reparo excisão de bases. Em procariontes, pretendemos concluir estudos de genômica funcional na bactéria Caulobacter crescentus, na qual identificamos mais de 100 genes que, quando mutados, afetam mutagênese e a resistência dessas bactérias ao tratamento com agentes genotóxicos. Devemos centrar nossos estudos em genes diretamente relacionados a metabolismo de DNA (reparo excisão de nucleotídeos) e em relacionados à transdução de sinal (sobretudo quinases participantes sistemas de dois componentes). Estes estudos serão principalmente voltados a efeitos de lesões no genoma no ciclo celular, pouco conhecidos para bactérias. Finalmente, pretendemos continuar estudos com abordagens in silico para investigar a dinâmica de evolução de genomas bacterianos seja pela identificação de assinaturas proteicas (INDELs) em genes de metabolismo de DNA altamente conservados (INDELs), seja pela busca de genes com transferência lateral. (AU)