The DNA damage response is developmentally regulated in the African trypanosome

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Artigo de periódico

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A resposta ao dano ao DNA é regulada durante o desenvolvimento no tripanossoma africano

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Resumo

Os genomas são afetados por uma ampla gama de danos, o que resultou na evolução de diversas vias de reparo de DNA amplamente conservadas. A maioria dessas reações de reparo foi descrita no tripanossoma africano *Trypanosoma brucei* , um microrganismo eucariótico geneticamente manipulável e importante parasita de humanos e animais, mas poucos estudos consideraram como a resposta ao dano ao DNA opera ao longo do ciclo de vida do *T. brucei* . Utilizando PCR quantitativo, avaliamos a indução e o reparo de danos nos genomas nuclear e mitocondrial do parasita. Demonstramos cinéticas de reparo distintas para três formas de dano ao DNA e diferenças drásticas no reparo entre as formas replicativas do ciclo de vida encontradas no intestino médio da mosca tsé-tsé e em mamíferos. Descobrimos que as células de * T. brucei * que infectam mamíferos reparam danos ao DNA induzidos por oxidação e ligações cruzadas de forma mais eficiente do que as células que infectam moscas tsé-tsé e, além disso, padrões muito distintos de indução e reparo de danos alquilantes ao DNA nas duas formas do ciclo de vida. Também revelamos um reparo robusto de lesões de DNA no genoma mitocondrial altamente incomum de *T. brucei* (o cinetoplasto). Ao examinarmos mutantes, mostramos que o dano por alquilação nuclear é reparado pela ação conjunta de duas vias de reparo e que a proteína Rad51 atua no reparo do cinetoplasto. Finalmente, correlacionamos o reparo com a parada do ciclo celular e o crescimento celular, revelando que o dano ao DNA induzido tem efeitos notavelmente diferentes nos dois estágios do ciclo de vida, com momentos distintos para a parada do ciclo celular induzida por alquilação e níveis mais altos de morte induzida por dano em células infectantes de mamíferos. Nossos dados revelam que *T. brucei* regula a resposta ao dano ao DNA durante seu ciclo de vida, uma capacidade que pode ser compartilhada por muitos patógenos microbianos que existem em ambientes variáveis ​​durante o crescimento e a transmissão.

Abstract

Genomes are affected by a wide range of damage, which has resulted in the evolution of a number of widely conserved DNA repair pathways. Most of these repair reactions have been described in the African trypanosome Trypanosoma brucei, which is a genetically tractable eukaryotic microbe and important human and animal parasite, but little work has considered how the DNA damage response operates throughout the T. brucei life cycle. Using quantitative PCR we have assessed damage induction and repair in both the nuclear and mitochondrial genomes of the parasite. We show differing kinetics of repair for three forms of DNA damage, and dramatic differences in repair between replicative life cycle forms found in the testse fly midgut and the mammal. We find that mammal-infective T. brucei cells repair oxidative and crosslink-induced DNA damage more efficiently than tsetse-infective cells and, moreover, very distinct patterns of induction and repair of DNA alkylating damage in the two life cycle forms. We also reveal robust repair of DNA lesions in the highly unusual T. brucei mitochondrial genome (the kinetoplast). By examining mutants we show that nuclear alkylation damage is repaired by the concerted action of two repair pathways, and that Rad51 acts in kinetoplast repair. Finally, we correlate repair with cell cycle arrest and cell growth, revealing that induced DNA damage has strikingly differing effects on the two life cycle stages, with distinct timing of alkylation-induced cell cycle arrest and higher levels of damage induced death in mammal-infective cells. Our data reveal that T. brucei regulates the DNA damage response during its life cycle, a capacity that may be shared by many microbial pathogens that exist in variant environments during growth and transmission.

Assunto

Dano ao DNA, Reparo do DNA, Trypanosoma brucei brucei

Palavras-chave

Trypanosome, Life cycle, DNA damage response, Replication, Repair, Cell cycle

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1568786418301290?via%3Dihub

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