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Type: Tese de Doutorado
Title: Estresse oxidativo e lesões no DNA: papel da 8-oxoguanina na viabilidade do Trypanosoma cruzi
Authors: Pedro Henrique Nascimento Aguiar
First Advisor: Carlos Renato Machado
First Co-advisor: Luciana de Oliveira Andrade
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Alessandra Aparecida Guarneri
First Referee: Sergio Schenkman
Second Referee: Fabiana Simao Machado
Third Referee: Silvane Maria Fonseca Murta
metadata.dc.contributor.referee4: Nadja Cristhina de Souza Pinto
Abstract: Uma das consequências do estresse oxidativo é a formação de lesões no DNA, que podem resultar em instabilidade genômica e levar a morte celular. A guanina é a base mais vulnerável à oxidação devido ao seu baixo potencial redox, e a 8-oxoguanina (8-oxoG) é a lesão mais abundante. Esta característica faz da 8- oxoG um bom biomarcador celular para indicar a extensão de dano oxidativo. Se não for reparada, a 8-oxoG pode parear com adenina e causar transversão de G:C para T:A. Quando a 8-oxoG é inserida durante a replicação do DNA ela pode gerar quebras de fita dupla, o que torna esta lesão particularmente deletéria. Todos os organismos evoluíram mecanismos de reparo para lidar com 8-oxoG. Em eucariotos superiores, as enzimas OGG1, MUTYH e MTH (Homólogo de MutT) constituem a via de reparo a 8-oxoG. Trypanosoma cruzi precisa lidar com várias situações de estresse oxidativo a que é exposto, como o ambiente intracelular no hospedeiro mamífero e o trato intestinal do triatomíneo onde o parasito replica. Desde a publicação do genoma do parasito, algumas destas enzimas de reparo de DNA foram caracterizadas. No entanto, alguns elementos importantes da maquinaria de reparo de DNA, como um homólogo de MutT, não foram identificados. A enzima MutT é responsável pela hidrólise de 8-oxo-dGTP para 8-oxo-dGMP no pool de nucleotídeos, prevenindo a incorporação destes nucleotídeos oxidados no DNA. Isso estimulou nosso grupo a transformar parasitos T. cruzi CL Brener com o gene mutT de Escherichia coli para investigar a importância da 8-oxoG durante o ciclo de vida do parasito. Na forma epimastigota, as populações de parasitos recombinante e selvagem apresentaram crescimento semelhante em condições normais, mas as células que expressam MutT foram mais resistentes ao tratamento com peróxido de hidrogênio. Adicionalmente, demonstramos por experimentos de QPCR que a expressão da MutT de E. coli em T. cruzi reduz a quantidade de lesões no DNA, em relação às células controle. A população de parasito recombinante também mostrou crescimento aumentado após 48 horas de infecção em fibroblastos quando comparada às células do tipo selvagem, assim como parasitemia aumentada em camundongos Suíços. Além disso, demonstramos por experimentos de western blotting que a expressão heteróloga de MutT pode influenciar o nível das enzimas peroxidases citosólica e mitocondrial (CPX e MPX) do parasito. Estes resultados mostram a importância do sistema de reparo da 8-oxoG para a viabilidade celular de T. cruzi. Neste trabalho também foi possível realizar a caracterização da proteína TcMTH, a homóloga de MutT de T. cruzi. A sequência do gene foi caracterizada in silico, e parasitos que superexpressam a TcMTH mostraram maior resistência ao tratamento com peróxido de hidrogênio.
Abstract: The formation of DNA lesions is one of the consequences of oxidative stress, which might result in genomic instability and lead to cell death. Guanine is the base that is most susceptible to oxidation due to its low redox potential, and 8-oxoguanine (8-oxoG) is the most abundant lesion. This characteristic makes 8-oxoG a good cellular biomarker to indicate the extent of oxidative stress. If not repaired, the 8- oxoG could pair with adenine and cause G:C to T:A transversion. When 8-oxoG is inserted during the DNA replication it could generate double strand breaks, which makes this lesion particularly deleterious. All organisms evolved repair mechanisms to deal with 8-oxoG. In higher eukaryotes, the enzymes OGG1, MUTYH and MTH (MutT Homologous) constitute the 8-oxoG repair pathway. Trypanosoma cruzi needs to deal with various oxidative stress situations that it is exposed to, such as the mammalian intracellular environment and the triatomine insect gut where it replicates. Since the publication of the parasites genome, some of this DNA repair enzymes have been characterized. However, some important elements of the DNA Repair machinery, such as a MutT homolog, have not been identified. The MutT enzyme is responsible for the hydrolysis of 8-oxo-dGTP to 8-oxo-dGMP in the nucleotide pool, preventing the incorporation of these oxidized nucleotides in DNA. This prompted our group to transform T. cruzi CL Brener clone with the Escherichia coli mutT gene to investigate the importance of the 8-oxoG during the parasites life cycle. In the epimastigote form, the recombinant and wild type strains showed similar growth in normal conditions, but MutT expressing cells were more resistant to hydrogen peroxide treatment. Furthermore, we demonstrated by QPCR experiments that E. coli MutT expression in T. cruzi reduces the amount of nuclear DNA lesions, in comparison to control cells. The recombinant strain also showed statistically significant increase in growth after 48 hours of infection in fibroblasts when compared to wild type cells, as well as increased parasitemia in Swiss mice. Additionally, we demonstrated by western blotting experiments that MutT heterologous expression can influence the parasites mitochondrial and cytosolic peroxidase enzymes (MPX and CPX) protein levels. These results show the importance of the 8-oxoG repair system for T. cruzi cell viability. This study also accomplished the characterization of TcMTH, the T. cruzi MutT homolog. The gene sequence was studied in silico, and parasites overexpressing TcMTH showed increased resistance to hydrogen peroxide treatment.
Subject: Dano ao DNA
Tripanossoma cruzi
Bioquímica
Biologia molecular
Estresse oxidativo
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9PAK8A
Issue Date: 21-Mar-2013
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