Desenvolvimento de um modelo biofísico para a descrição do processo de reparo de quebra-dupla em DNA

• Autor(a) principal: Aragón, Aymara Martínez
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-20230725-114638/
• topic: Radiação Ionizante; Reparação de DNA; Solitons

Os mecanismos pelos quais células eucarióticas percebem e reconhecem quebras duplas nas fitas de DNA (DSB) ainda não foram elucidados. A rápida indução de atividade na ATMkinase (da ordem de segundos), cabeça da cascata de reparo, após exposição à radiação ionizante indica que esta atua num estágio anterior à transdução de sinal. Dentre as questões mais importantes ainda não elucidadas, e que constituíram motivação para este trabalho, destacam-se: (1) quais fatores determinam a grande velocidade e extensão da resposta da ATM? E (2) como a ATM, e proteínas por esta recrutadas, reconhecem uma DSB, double strand break (constituída por alguns pares de base) inserida num universo de 3 bilhões de pares de bases? Essas questões são elucidadas neste trabalho através da execução das seguintes etapas: (1) modelagem da natureza do sinal formado no sítio do dano responsável pela ativação das ATMs (um transiente elétrico) como sendo aquela de um sóliton eletromagnético; (2) cálculo do momento de dipolo elétrico permanente “efetivo” da ATM, via o efeito quanto-coerente conhecido por free water dipole laser, grandeza física esta responsável pelo processo de reconhecimento dos sítios danificados; (3) descrição de como se processa a formação de um campo elétrico estático no sítio do dano, DSB, que deve funcionar como marcador para as proteínas de reparo. Obteve-se uma descrição qualitativa do sinal elétrico produzido na indução de uma DSB na forma de um sinal solitônico eletromagnético propagando-se no interior celular, em acordo com evidências experimentais já publicadas. Dessa forma, o sóliton eletromagnético é captado num processo ressonante por uma proteína (ATM neste estudo), induzindo sua fosforilação e assim iniciando o processo de reparo. Os cálculos revelaram que grandes momentos de dipolo efetivos são induzidos nas proteínas de reparo via efeitos quanto-coerentes, responsáveis pelo recrutamento de moléculas de água por parte das proteínas (cunhadas, neste trabalho, de proteínas vestidas). Com isso, o pool de reparo teria grande sensibilidade para o reconhecimento de duplas quebras, ou seja, de apenas alguns pares de base na totalidade do genoma, tendo por marcador um campo elétrico estático presente na DSB. O quadro revelado, concisamente, por estes resultados e conclusões seria: uma DSB emite um sinal solitônico para fora do núcleo que é detectado pelas ATMs. Essas ATMs, inicialmente inativas, iniciam fosforilação quase que instantaneamente através de uma absorção ressonante do sóliton, dissociando-se em monômeros. Os monômeros de ATM, “vestidos” pelas moléculas de água via um processo quanto-coerente (free water dipole laser), deslocam-se no meio intracelular viscoso até o sítio de uma DSB.