Mecanismos de reparo de DNA

Transcrição

1 Mecanismos de reparo de DNA Raphael Bessa Parmigiani, PhD Centro de Oncologia Molecular Instituto Sírio-Libanes de Ensino e Pesquisa Curso de Introdução à Biologia Molecular Goiânia, Maio 2014

2 RESUMO Introdução: causas de dano ao DNA Tipos de lesão Vias de reparo BRCA1 e BRCA2

3 Processos potencialmente mutagênicos O DNA está susceptível a alterações devido a diferentes fatores: 1 Replicação errônea da sequência do DNA 2 Alterações químicas dos nucleotídeos induzidas por agentes endógenos. 3 Agentes exógenos mutagênicos

4 Como a integridade do genoma é mantida? Existem diferentes mecanismos pelos quais alterações na molécula do DNA, de diferentes tipos, são reconhecidas e reparadas por enzimas específicas. Para cada tipo de alteração existe um mecanismo específico para repará-la.

5 Processos potencialmente mutagênicos Replicação da sequência do DNA - Durante a fase S do ciclo celular, nucleotídeos são inadvertidamente incorporado no DNA pelas DNAs polimerases Mecanismo de verificação (Proofreading) Mismatch repair (MMR) Alterações químicas espontâneas dos nucleotídeos 3) Agentes mutagênicos

6 A atividade proof-reading

7 Processos potencialmente mutagênicos Replicação da sequência do DNA - Durante a fase S do ciclo celular, nucleotídeos são inadvertidamente incorporado no DNA pelas DNAs polimerases Mecanismo de verificação (Proofreading) Mismatch repair (MMR) Alterações químicas espontâneas dos nucleotídeos 3) Agentes mutagênicos

8 Mismatch repair (MMR) Reparo de pareamentos errados Processo para corrigir erros gerados na replicação do DNA e que escaparam da revisão Proofreading Complexo de enzimas: MutS, MutH and MutL (E. coli): Erros de inserção, deleção e incorporação errônea são removidos e reparados.

9 Mismatch repair (MMR) Lehninger, Principles of Biochemistry 3 rd Edition

10 Mismatch repair (MMR) Células eucarióticas: - Possui proteínas similares as MutS e MutL - Mecanismo ainda é desconhecido - Alteração nos genes: MLH1 (human Mut-L-Homologon-1) MSH2 (Mut-S-Homologon-2) MSH6 (Mut-S-Homologon-6) são responsáveis pelo câncer colorretal hereditário não polipóide (HNPCC) (Síndrome de Lynch) MSI

11 Processos potencialmente mutagênicos: 2) Alterações químicas espontâneas dos nucleotídeos Mesmo na ausência de agentes exógenos, alteram a sequência de bases do DNA Exemplos: Adição de radicais metil (alquilação): alteram o nucleotídeo Espécies reativas de oxigênio (ROS) geradas nas mitocôndrias citosol 3) Agentes mutagênicos

12 Processos potencialmente mutagênicos: 2) Alterações químicas espontâneas dos nucleotídeos Mesmo na ausência de agentes exógenos, alteram a sequência de bases do DNA Exemplos: Adição de radicais metil (alquilação): alteram o nucleotídeo Espécies reativas de oxigênio (ROS) geradas nas mitocôndrias citosol Quebras na fita simples ou dupla do DNA Clivam bases da desoxirribose 3) Agentes mutagênicos

13 Reparo direto do nucletídeo alterado Metilação do gene MGMT em glioblastomas = perda da expressão do gene Marcador preditivo de resposta a agentes alquilantes (temozolomide - TMZ).

14 Processos potencialmente mutagênicos: 2) Alterações químicas espontâneas dos nucleotídeos Mesmo na ausência de agentes exógenos, alteram a sequência de bases do DNA Exemplos: Adição de radicais metil (alquilação): alteram o nucleotídeo Espécies reativas de oxigênio (ROS) geradas nas mitocôndrias citosol Quebras na fita simples ou dupla do DNA Clivam bases da desoxirribose 3) Agentes exógenos: LUV

15 Reparo por Excisão de Bases (BER) Remover nucleotídeos alterados e que não causaram alterações estruturais na dupla hélice do DNA The Biology Of Cancer (2007) Robert A. Weinberg

16 Reparo por Excisão de Nucleotídeo (NER) Repara alterações de nucleotídeos que alteram a estrutura da dupla fita do DNA. Normalmente gerados por agentes exógenos (ex. Luz UV, carcinógenos químicos) Exemplo: dímero de pirimidina The Biology Of Cancer (2007) Robert A. Weinberg

17 Agentes mutagênicos exógenos : 1) Replicação da sequência do DNA DNA polimerase proofreading Missmatch repair 2) Alterações químicas espontâneas dos nucleotídeos Mesmo na ausência de agentes mutagênicos, alteram a sequência de bases do DNA 3) Agentes mutagênicos: - Agentes químicos exógenos: agentes alquilantes - Agentes físicos (raios-x e raios UV)

18 Carninógenos exógenos Raio-X ( radiação ionizante ): elétrons escapam da molécula de H 2 O formam espécies reativas de oxigênio causam quebra na fita simples ou fita dupla do DNA Radiação ultravioleta: promove a ligação covalente entre duas pirimidinas adjacentes no DNA = pode levar à quebra da dupla fita. C C T T C T

19 Reparo de quebra de fita simples e dupla fita Reparo de fita simples: Mecanismo por excisão de bases (BER) Reparo de fita dupla: Reparo por junção de extremidades não homólogas Reparo direcionado por homologia

20 Reparo de fita dupla: Reparo por junção de extremidades não homólogas

21 Reparo de fita dupla: Reparo direcionado por homologia

22 BRCA1 e BRCA2 interagem com proteínas envolvidas em: Reparo de quebras de fita dupla de DNA (Double-strand breaks - DSB) : The Biology Of Cancer (2007) Robert A. Weinberg Carcinogenesis vol.31 no.6 pp , 2010

23 BRCA1 e BRCA2 Síndrome de câncer de mama e ovário. Maioria dos tumores BRCA mut são triplo negativos. Células com mutação nestes genes seriam mais susceptíveis a quebras de dupla fita de DNA = acúmulo de alterações = desenvolvimento precoce de tumores. Por outro lado: excesso de alterações pode ser inviável para a sobrevivência celular. Possibilidade de tratamento?

24 Reparo de quebra de fita simples e dupla fita Reparo de fita simples: Mecanismo por excisão de bases (BER) PARP poly-adp ribose polymerase (PARP

25 Base excision repair homologous recombination Malini Guha. Nature Biotechnology 29, (2011)

26 Take home message

27 Obrigado!