Importance of Angomonas deanei KAP4 for kDNA arrangement, cell division and maintenance of the host-bacterium relationship
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Importância da KAP4 de Angomonas deanei para o arranjo do kDNA, divisão celular e manutenção da relação hospedeiro-bactéria
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Resumo
Angomonas deanei coevolui em uma relação mutualística com uma bactéria simbiótica que se divide em sincronia com outras estruturas da célula hospedeira. O DNA mitocondrial dos tripanossomatídeos está contido no cinetoplasto e é composto por milhares de círculos de DNA interligados (kDNA). O arranjo do kDNA está relacionado à presença de proteínas semelhantes a histonas, conhecidas como KAPs (proteínas associadas ao cinetoplasto), que neutralizam o kDNA carregado negativamente, afetando assim a atividade de enzimas mitocondriais envolvidas na replicação, transcrição e reparo. Neste estudo, a técnica CRISPR-Cas9 foi utilizada para deletar ambos os alelos do gene KAP4 de A. deanei . Os mutantes deficientes em genes exibiram alta compactação da rede de kDNA e apresentaram fenótipos atípicos, como o aparecimento de simbiontes filamentosos, células contendo dois núcleos e um cinetoplasto, e bloqueios na divisão celular. O tratamento com cisplatina e UV mostrou que os mutantes nulos Δ kap4 não eram mais sensíveis a danos e reparo do DNA do que as células do tipo selvagem. Notavelmente, as lesões causadas por esses agentes genotóxicos no DNA mitocondrial puderam ser reparadas, sugerindo que o kDNA no cinetoplasto dos tripanossomatídeos possui mecanismos de reparo únicos. Em conjunto, nossos dados indicam que, embora KAP4 não seja uma proteína essencial, ela desempenha papéis importantes no arranjo e replicação do kDNA, bem como na manutenção da simbiose.
Abstract
Angomonas deanei coevolves in a mutualistic relationship with a symbiotic bacterium that divides in synchronicity with other host cell structures. Trypanosomatid mitochondrial DNA is contained in the kinetoplast and is composed of thousands of interlocked DNA circles (kDNA). The arrangement of kDNA is related to the presence of histone-like proteins, known as KAPs (kinetoplast-associated proteins), that neutralize the negatively charged kDNA, thereby affecting the activity of mitochondrial enzymes involved in replication, transcription and repair. In this study, CRISPR-Cas9 was used to delete both alleles of the A. deanei KAP4 gene. Gene-deficient mutants exhibited high compaction of the kDNA network and displayed atypical phenotypes, such as the appearance of a filamentous symbionts, cells containing two nuclei and one kinetoplast, and division blocks. Treatment with cisplatin and UV showed that Δkap4 null mutants were not more sensitive to DNA damage and repair than wild-type cells. Notably, lesions caused by these genotoxic agents in the mitochondrial DNA could be repaired, suggesting that the kDNA in the kinetoplast of trypanosomatids has unique repair mechanisms. Taken together, our data indicate that although KAP4 is not an essential protein, it plays important roles in kDNA arrangement and replication, as well as in the maintenance of symbiosis.
Assunto
Trypanosomatina, DNA de Cinetoplasto, DNA Mitocondrial
Palavras-chave
Parasite biology, Parasite genetics
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https://www.nature.com/articles/s41598-021-88685-8