ATR Kinase Is a Crucial Player Mediating the DNA Damage Response in Trypanosoma brucei
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Universidade Federal de Minas Gerais
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A quinase ATR desempenha um papel crucial na mediação da resposta ao dano ao DNA em Trypanosoma brucei
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Resumo
Quebras de fita dupla de DNA (DSBs) estão entre as lesões mais deletérias que ameaçam a integridade do genoma. Para lidar com DSBs, as células eucarióticas de organismos modelo desenvolveram uma complexa rede de vias celulares capazes de detectar danos ao DNA, ativar uma resposta de ponto de verificação para retardar a progressão do ciclo celular, recrutar a maquinaria de reparo adequada e retomar o ciclo celular após o reparo do dano ao DNA. Os pontos de verificação do ciclo celular são regulados principalmente pelas cinases apicais ATR e ATM, que são conservadas em todo o reino eucariótico. Trypanosoma brucei é um protozoário parasita patogênico divergente que causa a tripanossomíase africana humana (TAH), uma doença negligenciada que pode ser fatal se não tratada. A sinalização adequada e a precisão do reparo do DNA são fundamentais para o T. brucei, não apenas para garantir a sobrevivência do parasita após estresse genotóxico, mas também porque as DSBs estão envolvidas no processo de geração de variações antigênicas utilizadas por esse parasita para evadir o sistema imunológico do hospedeiro. As quebras de fita dupla ( DSBs) desencadeiam uma forte resposta a danos no DNA e um processo de reparo eficiente em *T. brucei* , mas não está claro como esses processos são coordenados. Aqui, ao silenciar o gene *ATR* em *T. brucei* usando duas abordagens diferentes (RNAi condicional e um inibidor de *ATR*), mostramos que a ATR é necessária para mediar as respostas de checkpoint intra-S e G1/S parcial. A ATR também está envolvida na paralisação da forquilha de replicação, é crucial para a fosforilação da histona H2A em um pequeno grupo de células e é necessária para o recrutamento e a regulação positiva da proteína de reparo de DNA mediada por recombinação homóloga (HR), RAD51, após a indução de DSBs por radiação ionizante (RI). Em resumo, este trabalho demonstra que a quinase ATR apical desempenha um papel central na transdução de sinal e é crucial para orquestrar a resposta a danos no DNA em *T. brucei* .
Abstract
DNA double-strand breaks (DSBs) are among the most deleterious lesions that threaten genome integrity. To address DSBs, eukaryotic cells of model organisms have evolved a complex network of cellular pathways that are able to detect DNA damage, activate a checkpoint response to delay cell cycle progression, recruit the proper repair machinery, and resume the cell cycle once the DNA damage is repaired. Cell cycle checkpoints are primarily regulated by the apical kinases ATR and ATM, which are conserved throughout the eukaryotic kingdom. Trypanosoma brucei is a divergent pathogenic protozoan parasite that causes human African trypanosomiasis (HAT), a neglected disease that can be fatal when left untreated. The proper signaling and accuracy of DNA repair is fundamental to T. brucei not only to ensure parasite survival after genotoxic stress but also because DSBs are involved in the process of generating antigenic variations used by this parasite to evade the host immune system. DSBs trigger a strong DNA damage response and efficient repair process in T. brucei, but it is unclear how these processes are coordinated. Here, by knocking down ATR in T. brucei using two different approaches (conditional RNAi and an ATR inhibitor), we show that ATR is required to mediate intra-S and partial G1/S checkpoint responses. ATR is also involved in replication fork stalling, is critical for H2A histone phosphorylation in a small group of cells and is necessary for the recruitment and upregulation of the HR-mediated DNA repair protein RAD51 after ionizing radiation (IR) induces DSBs. In summary, this work shows that apical ATR kinase plays a central role in signal transduction and is critical for orchestrating the DNA damage response in T. brucei.
Assunto
Trypanosoma brucei brucei, Dano ao DNA, Reparo do DNA
Palavras-chave
ATR, Resposta a danos no DNA, Ponto de verificação, γH2A, RAD51, Trypanosoma brucei, Quebras de fita dupla de DNA
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https://www.frontiersin.org/journals/cell-and-developmental-biology/articles/10.3389/fcell.2020.602956/full