A identificação e caracterização de genes envolvidos com reparo de DNA são de grande interesse, dada a sua importância na manutenção da integridade genômica. Além disso, a alta conservação dos genes de reparo de DNA faz com que possam ser utilizados como fonte de informação no que diz respeito à origem e evolução das espécies. Os mecanismos relacionados à remoção de danos pelo reparo de DNA, bem como suas conseqüências biológicas, já são bem conhecidas em bactérias, leveduras e animais. Entretanto, no que diz respeito a organismos vegetais, ainda há muito a ser investigado. No presente trabalho, apresentamos a identificação dos genes envolvidos nas principais vias de reparo de DNA em cana-de-açúcar, através de uma análise de similaridade do banco de dados do projeto brasileiro Sugarcane Expressed Sequence Tag (SUCEST) com seqüências protéicas conhecidas disponíveis em outros bancos de dados públicos (National Center of Biotechnology Information (NCBI) e Munich Information Center for Protein Sequences (MIPS) Arabidopsis thaliana). Esta busca revelou que a gama de proteínas envolvidas no reparo de DNA em cana-de-açúcar é similar a de outros eucariotos. Mesmo assim, foi possível identificar algumas características interessantes encontradas apenas em vegetais, provavelmente em função do seu processo evolutivo independente. As vias de reparo de DNA aqui representadas incluem fotorreativação, reparo excisão de bases, reparo excisão de nucleotídeos, reparo mismatch, end-joinning não homólogo, reparo por recombinação homóloga e tolerância a lesões. Este trabalho descreve as principais diferenças encontradas na maquinaria de reparo de DNA de células vegetais em relação àquela de organismos nos quais encontra-se bem descrita. Tais diferenças chamam a atenção para um potencial de mecanismos distintos em vegetais, que merecem futuras investigações.

There is much interest in the identification and characterization of genes involved in DNA repair because of their importance in the maintenance of the genome integrity. The high level of conservation of DNA repair genes means that these genetic elements may be used in phylogenetic studies as a source of information on the genetic origin and evolution of species. The mechanisms by which damaged DNA is repaired are well understood in bacteria, yeast and mammals, but much remains to be learned as regards plants. We identified genes involved in DNA repair mechanisms in sugarcane using a similarity search of the Brazilian Sugarcane Expressed Sequence Tag (SUCEST) database against known sequences deposited in other public databases (National Center of Biotechnology Information (NCBI) database and the Munich Information Center for Protein Sequences (MIPS) Arabidopsis thaliana database). This search revealed that most of the various proteins involved in DNA repair in sugarcane are similar to those found in other eukaryotes. However, we also identified certain intriguing features found only in plants, probably due to the independent evolution of this kingdom. The DNA repair mechanisms investigated include photoreactivation, base excision repair, nucleotide excision repair, mismatch repair, non-homologous end joining, homologous recombination repair and DNA lesion tolerance. We report the main differences found in the DNA repair machinery in plant cells as compared to other organisms. These differences point to potentially different strategies plants employ to deal with DNA damage, that deserve further investigation.

As vias de reparo de DNA são requeridas para manter a necessária estabilidade genômica e garantir a sobrevivência do organismo, frente aos efeitos deletérios causados por fatores endógenos e exógenos. Neste trabalho, realizamos a análise dos padrões de expressão dos genes de reparo de DNA encontrados na cana-de-açúcar, pela determinação da distribuição de ESTs nas diferentes bibliotecas de cDNA no projeto de transcriptoma SUCEST. Três vias de reparo - fotorreativação, reparo por excisão de bases e reparo por excisão de nucleotídeos - foram estudadas através do uso de proteínas de reparo como sondas para identificação de ESTs homólogos em cana-de-açúcar, com base na procura computacional de similaridade. Os resultados indicam que os genes de reparo de DNA possuem uma expressão diferencial nos tecidos, dependendo da via de reparo analisada. Esses dados in silico fornecem importantes indícios da expressão diferencial, a qual deve ser confirmada por análises bioquímicas diretas.

DNA repair pathways are necessary to maintain the proper genomic stability and ensure the survival of the organism, protecting it against the damaging effects of endogenous and exogenous agents. In this work, we made an analysis of the expression patterns of DNA repair-related genes in sugarcane, by determining the EST (expressed sequence tags) distribution in the different cDNA libraries of the SUCEST transcriptome project. Three different pathways - photoreactivation, base excision repair and nucleotide excision repair - were investigated by employing known DNA repair proteins as probes to identify homologous ESTs in sugarcane, by means of computer similarity search. The results showed that DNA repair genes may have differential expressions in tissues, depending on the pathway studied. These in silico data provide important clues on the potential variation of gene expression, to be confirmed by direct biochemical analysis.

Uma linhagem mutante de células de rato-canguru (PtK2) com aumento de sensibilidade à luz ultravioleta (UV) foi isolada a partir de um sistema de seleção positiva. A caracterização desta linhagem indicou que tanto a síntese translesão como o reparo-excisão das lesões mais freqüentemente induzidas por UV, dímeros de pirimidina e (6-4) pirimidina-pirimidonas, encontram-se em níveis normais. No entanto, esta linhagem apresenta uma redução no nível de incisões logo após a indução das lesões, o que poderia representar um defeito no reparo preferencial de genes ativos. Alterações na proliferação celular, com uma fase S mais longa, também foram detectadas. Este fenótipo reforça a idéia de que mecanismos de controle do metabolismo celular, como ciclo celular, reparo, transcrição e morte celular, estão interligados.

Using a positive selection system for isolating DNA replication and repair related mutants, we isolated a clone from a rat kangaroo cell line (PtK2) that has increased sensitivity to UV light. Characterization of this clone indicated normal post-replication repair after UV irradiation, and normal removal rates of cyclobutane pyrimidine dimers and pyrimidine(6-4)pyrimidone photoproducts by excision repair. However, this cell line has decreased ability to make early incisions on damaged DNA, possibly indicating a defect in preferential repair of actively transcribed genes, and a slower cell proliferation rate, including a longer S-phase. This phenotype reinforces the present notion that control of key mechanisms in cell metabolism, such as cell cycle control, repair, transcription and cell death, can be linked.