Investigação do reparo de dna acoplado ao processo de transcrição e recombinação na mitocôndria do Trypanosoma cruzi
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Minas Gerais
Brasil ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia UFMG |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://hdl.handle.net/1843/78250 https://orcid.org/0000-0002-0891-630X |
Resumo: | The Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas Disease, belongs to the Kinetoplastida order and possesses a unique and elongated mitochondrion. Although there is evidence of the presence of DNA repair pathways in the mitochondrial DNA (kDNA) of T. cruzi, the proteins involved in this process are not fully understood. In this study, we investigated the role of Rad51 proteins involved in the initiation of homologous recombination (HR) repair, Topo3α processing holliday junctions in HR, CSB protein involved in transcription-coupled nucleotide excision repair (TC-NER), and KAP7 protein, part of a unique family of trypanosomatid proteins associated with kDNA metabolism. In the search for evidence of mitochondrial HR, we used mt-Dox, a genotoxic agent inducing double-strand breaks in mitochondria. We observed sensitivity after 24 hours in TcRad51 (TcRad51+/-) heminocaut cells and Topo3α knockouts exposed to the same genotoxic agent. These cells ceased their growth, indicating that these proteins not only play a role in mitochondrial repair but also exhibit a differentiated response in DNA damage response (DDR) between the nucleus and mitochondria. Treating TcRad51+/- cells with cisplatin revealed sensitivity, and quantitative PCR of lesions showed more damage in kDNA. This indicates involvement in recombination repair in this organism. In the study of CSB protein function in the mitochondria, we found that CSB is involved in mitochondrial repair for lesions causing transcriptional arrest. We demonstrated that lesions generated by UV-C and cisplatin, typically repaired by TC-NER, are rapidly repaired in kDNA with CSB involvement. CSB overexpression accelerated repair, while depletion prolonged the presence of these lesions. Using the mitochondrial drug mt-Dox revealed distinct CSB signaling in the nucleus and mitochondria, with mitochondrial signaling reversible by nonspecific inhibition of DDR-involved kinases. Furthermore, we showed that CSB deficiency negatively impacts mitochondrial transcription after cisplatin exposure. Studying KAP7 protein, we collected evidence of its involvement in the mitochondrial DNA damage response. The results suggest that TcRad51 and TcTopo3α are involved in mitochondrial homologous recombination repair, indicating TcCSB involvement in mitochondrial transcriptional repair. These data point to the existence of a transcription-associated mitochondrial DNA repair pathway, differing from other organisms and possibly related to the presence of a single mitochondrion. Additionally, we observed differentiated mitochondrial signaling from the nucleus when the cell exclusively undergoes lesions in this organelle. |
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Investigação do reparo de dna acoplado ao processo de transcrição e recombinação na mitocôndria do Trypanosoma cruziINVESTIGATION OF DNA REPAIR COUPLED TO THE PROCESS OF TRANSCRIPTION AND RECOMBINATION IN THE MITOCHONDRIA OF Trypanosoma cruziINVESTIGACIÓN DE LA REPARACIÓN DEL ADN ACOPLADA AL PROCESO DE TRANSCRIPCIÓN Y RECOMBINACIÓN EN LAS MITOCONDRIAS DE Trypanosoma cruziDoença de chagasReparo de DNAMitocôndriasT. cruziBioquímica e ImunologiaDoença de ChagasTrypanosoma cruziReparo do DNAMitrocôndriasThe Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas Disease, belongs to the Kinetoplastida order and possesses a unique and elongated mitochondrion. Although there is evidence of the presence of DNA repair pathways in the mitochondrial DNA (kDNA) of T. cruzi, the proteins involved in this process are not fully understood. In this study, we investigated the role of Rad51 proteins involved in the initiation of homologous recombination (HR) repair, Topo3α processing holliday junctions in HR, CSB protein involved in transcription-coupled nucleotide excision repair (TC-NER), and KAP7 protein, part of a unique family of trypanosomatid proteins associated with kDNA metabolism. In the search for evidence of mitochondrial HR, we used mt-Dox, a genotoxic agent inducing double-strand breaks in mitochondria. We observed sensitivity after 24 hours in TcRad51 (TcRad51+/-) heminocaut cells and Topo3α knockouts exposed to the same genotoxic agent. These cells ceased their growth, indicating that these proteins not only play a role in mitochondrial repair but also exhibit a differentiated response in DNA damage response (DDR) between the nucleus and mitochondria. Treating TcRad51+/- cells with cisplatin revealed sensitivity, and quantitative PCR of lesions showed more damage in kDNA. This indicates involvement in recombination repair in this organism. In the study of CSB protein function in the mitochondria, we found that CSB is involved in mitochondrial repair for lesions causing transcriptional arrest. We demonstrated that lesions generated by UV-C and cisplatin, typically repaired by TC-NER, are rapidly repaired in kDNA with CSB involvement. CSB overexpression accelerated repair, while depletion prolonged the presence of these lesions. Using the mitochondrial drug mt-Dox revealed distinct CSB signaling in the nucleus and mitochondria, with mitochondrial signaling reversible by nonspecific inhibition of DDR-involved kinases. Furthermore, we showed that CSB deficiency negatively impacts mitochondrial transcription after cisplatin exposure. Studying KAP7 protein, we collected evidence of its involvement in the mitochondrial DNA damage response. The results suggest that TcRad51 and TcTopo3α are involved in mitochondrial homologous recombination repair, indicating TcCSB involvement in mitochondrial transcriptional repair. These data point to the existence of a transcription-associated mitochondrial DNA repair pathway, differing from other organisms and possibly related to the presence of a single mitochondrion. Additionally, we observed differentiated mitochondrial signaling from the nucleus when the cell exclusively undergoes lesions in this organelle.O T. cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, pertence à ordem Kinetoplastida, possuindo uma mitocôndria. Embora existam evidências da presença de vias de reparo no DNA mitocondrial (kDNA) de T. cruzi, as proteínas envolvidas nesse processo ainda não são totalmente conhecidas. Investigamos o papel das proteínas Rad51 atuante no reparo por recombinação homóloga (HR) e Topo3α que processa as junções de holliday na HR, da proteína CSB, envolvida no reparo por excisão de nucleotídeos associado à transcrição (TC-NER), e da proteína KAP7, que faz parte de uma família de proteínas exclusivas de tripanossomatídeos associadas ao metabolismo do kDNA. Em busca de evidências da HR mitocondrial utilizamos mt-Dox, um agente genotóxico que induz a formação de quebras de fita dupla nas mitocôndrias, após 24 horas observamos uma sensibilidade nas células heminocautes de TcRad51 (TcRad51+/-) e nocautes de Topo3α. Quando expostas ao mesmo agente genotóxico essas células interromperam seu crescimento, esses dados mostram essas proteínas apresentam uma resposta diferenciada aos danos no DNA entre núcleo e mitocôndria. Ao tratar as células TcRad51+/- com cisplatina, observamos uma sensibilidade nessas células, e a PCR quantitativa de lesões revelou que as células TcRad51+/- apresentam mais danos no kDNA. Evidenciando, assim, que está envolvida no reparo de lesões de recombinação nesse organismo. No estudo da proteína CSB na mitocôndria, constatamos que o CSB atua no reparo mitocondrial em lesões que levam a parada do processo transcricional. Demonstramos que lesões geradas por UV-C e cisplatina, são reparadas rapidamente no kDNA com o envolvimento de CSB. A sua superexpresssão acelerou o reparo, enquanto a sua depleção prolongou a presença dessas lesões. A utilização da droga mitocondrial mt-Dox evidenciou uma sinalização distinta do CSB no núcleo e na mitocôndria, sendo que a sinalização mitocondrial pode ser revertida pela inibição de quinases envolvidas na DDR. Além disso, demonstramos que a deficiência de CSB tem impacto negativo na transcrição mitocondrial. Ao estudar a proteína KAP7, coletamos evidências do seu envolvimento ao processo de resposta ao dano no DNA mitocondrial. Os resultados sugerem que TcRad51 e TcTopo3α estão envolvidos no reparo por recombinação homóloga mitocondrial, e indicam o envolvimento de TcCSB no reparo transcricional mitocondrial. Esses dados apontam para a existência de uma via de reparo de DNA mitocondrial associada à transcrição, diferindo dos demais organismos e, possivelmente, relacionada à presença de uma única mitocôndria. Além disso, observamos uma sinalização mitocondrial diferenciada do núcleo quando a célula sofre lesões exclusivamente nessa organela.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorUniversidade Federal de Minas GeraisBrasilICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICASPrograma de Pós-Graduação em Bioquímica e ImunologiaUFMGCarlos Renato Machadohttp://lattes.cnpq.br/6306925202374274Nadja Cristina de Souza PintoMarcelo Santos Da SilvaErich Birelli TaharaMariana Torquato Quezado de MagalhaesCarlos Renato MachadoWesley Roger Rodrigues Ferreira2024-11-25T14:54:28Z2024-11-25T14:54:28Z2024-06-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/78250https://orcid.org/0000-0002-0891-630Xporhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMG2024-11-25T14:54:28Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/78250Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2024-11-25T14:54:28Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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