Para reparar danos no DNA, as plantas precisam de bons empreiteiros

Para reparar danos no DNA, as plantas precisam de bons empreiteiros

LA JOLLA—Quando um edifício é danificado, um empreiteiro geral geralmente supervisiona vários subempreiteiros - emolduradores, eletricistas, encanadores e cabides de drywall - para garantir que os reparos sejam feitos na ordem correta e no prazo.

Da mesma forma, quando o DNA é danificado, um contratante geral molecular supervisiona uma rede de subcontratantes genéticos para garantir que as diversas tarefas celulares necessárias para proteger e reparar o genoma sejam realizadas corretamente e no prazo.

Os cientistas sabem há algum tempo que um gene mestre chamado SOG1 age como um empreiteiro geral para o reparo, coordenando-se com vários subcontratantes genéticos da célula vegetal para montar uma resposta eficaz ao dano do DNA. Mas não ficou claro quais genes específicos estavam entre os subcontratados, nem como o SOG1 interagiu com eles para supervisionar a resposta ao dano do DNA.

Agora, pesquisadores do Salk Institute relatam quais genes são ativados ou desativados e em que ordem, para orquestrar os processos celulares necessários para proteger e reparar o genoma em resposta a danos no DNA. A pesquisa, publicada na revista Proceedings, da Academia Nacional de Ciências durante a semana de 10 de outubro de 2018, revela a estrutura genética que controla um processo biológico complexo que tem amplas implicações para a compreensão de como as plantas em particular e os organismos em geral lidam com danos no DNA para garantir saúde e boa forma a longo prazo.

“Assim como um edifício com danos estruturais pode ser inseguro, células com danos no DNA que passam despercebidos ou não reparados podem ser perigosas”, diz o professor assistente julie lei, o autor sênior do artigo. “No entanto, o tempo e a coordenação geral dos eventos que ocorrem após a detecção do DNA danificado permanecem pouco compreendidos. O SOG1 está agindo como um microgerenciador, apontando diretamente cada subcontratado para uma tarefa, ou ele tem um papel mais direto? Este artigo nos traz um passo mais perto de entender como a resposta ao dano do DNA é coordenada ao longo do tempo para manter a estabilidade do genoma”.

Para entender melhor a dinâmica da regulação do gene ao longo da resposta ao dano do DNA e determinar os papéis diretos do SOG1 nessa resposta, Law e sua equipe conduziram uma série de experimentos em Arabidopsis thaliana, uma erva daninha comumente usada para pesquisa genética. Eles cultivaram dois conjuntos de Arabidopsis mudas: um conjunto era normal; o outro conjunto continha uma versão mutante do gene SOG1, tornando-o não funcional.

A equipe expôs os dois conjuntos de plantas a forte radiação ionizante para gerar quebras de fita dupla de DNA. Em seguida, eles analisaram as mudanças na expressão gênica em comparação com controles não irradiados em seis pontos de tempo, variando de 20 minutos a 24 horas. Eles descobriram que a expressão de aproximadamente 2,400 genes aumentou ou diminuiu em resposta a danos no DNA durante esse período, quase todos os quais dependiam da presença do SOG1. No entanto, eles descobriram que apenas aproximadamente 200 - ou cerca de 8 por cento - foram ativados diretamente pelo SOG1, o que revelou a primeira camada de uma complexa rede de regulação de genes e mostrou que o SOG1 estava assumindo um papel de supervisor mais "sem intervenção".

Para entender o que esses cerca de 2,400 genes estavam fazendo, o grupo de Law inseriu seus dados em um programa de software chamado DREM, que identifica genes com padrões de expressão semelhantes durante todo o período de 24 horas do estudo. Isso resultou na identificação de 11 grupos de genes que atuam em diferentes escalas de tempo e desempenham papéis conhecidos ou previstos em diferentes aspectos da resposta das plantas a danos no DNA.

“É emocionante obter mais clareza sobre as redes e sub-redes de genes específicos envolvidos na resposta ao dano do DNA, bem como seu tempo, o que não havia sido feito antes”, diz Law.

Além de informar estratégias para melhorar a saúde das culturas, mantendo a estabilidade do genoma, este trabalho também pode lançar luz sobre aspectos conservados da resposta ao dano do DNA em outros organismos, pois há muitos paralelos entre o SOG1 e um gene em animais que tem um "geral" semelhante. contratante” — o gene p53, um supressor de tumor conhecido por seu papel no combate a danos no DNA para prevenir o câncer.

Em seguida, o laboratório planeja estudar o papel de novos fatores implicados na resposta ao dano do DNA com base em seus perfis de expressão e continuar explorando a rede de genes sendo controlada direta ou indiretamente pelo SOG1.

Outros autores no papel incluíram Clara Bourbousse e Neeraja Vegesna de Salk.

O trabalho foi financiado pela Rita Allen Foundation, Hearst Foundation, Catharina Foundation Fellowship, Jesse and Caryl Philips Foundation, Glenn Foundation for Medical Research, Chapman Foundation e Helmsley Charitable Trust.