Fotorreparo mediado pela fotoliase aos danos de DNA induzidos pela radiação ultravioleta B em embriões de Macrobrachium olfersii

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e do Desenvolvimento, Florianópolis, 2017.A radiação UVB que atinge a superfície terrestre está intimamente associada à redução da camada de ozônio. Nos ambientes aquáticos, dependendo da profundidade e transparência da água, a radiação UVB pode penetrar e atingir os organismos que ali vivem. Por sua vez, os organismos podem apresentar diferentes estratégias para evitar, atenuar e reparar os danos causados pela alta incidência da radiação UVB, que incluem estratégias comportamentais, morfológicas e fisiológicas. Macrobrachium olfersii é um camarão de água doce que vive e se reproduz em águas rasas e transparentes e seus embriões estão expostos à radiação durante os estágios do desenvolvimento. O objetivo deste trabalho foi investigar a existência de genes da fotoliase e avaliar os seus níveis de transcritos em embriões M. olfersii, bem como investigar o mecanismo de fotorreparo mediado pela fotoliase aos danos de DNA induzidos pela radiação UVB. Nossos resultados mostraram que a radiação UVB provocou dano ao DNA das células embrionárias de M. olfersii, reconhecido pela formação de dímeros de pirimidina ciclobutano (CPD). A primeira evidência de fotorreparo foi obtida quando os embriões mantidos em luz visível apresentaram redução do número CPD. O próximo passo foi investigar a existência do gene da fotoliase em embriões de M. olfersii, sendo identificadas duas sequências de fotoliases (phr 1 e phr 2), as quais pertencem ao grupo das fotoliases da classe II (CPDII fotoliase). Os transcritos dos genes phr 1 e phr 2 foram identificados em diferentes estágios do desenvolvimento. Os níveis de transcritos dos genes phr 1 e phr 2 em embriões expostos a dose de 558 J.cm-2 de radiação UVB não variaram em 3 h, 6 h e 12 h após à exposição. Embriões expostos à diferentes doses de radiação UVB não demonstraram modulação dose-dependente da transcrição de phr 1 e phr 2. Adicionalmente, embriões provenientes do ambiente e expostos à radiação solar natural foram avaliados e mostraram elevado nível de transcritos de phr 1, bem como a atividade de fotorreparo. Neste trabalho, descrevemos pela primeira vez duas fotoliases em embriões de M. olfersii e sua atividade no reparo de danos ao DNA. Esses resultados ampliam o conhecimento sobre as respostas celulares e os mecanismos de reparo frente ao insulto provocado pela radiação UVB.Abstract : The UVB radiation that reaches the Earth surface is closely associated with the reduction of the ozone layer. In aquatic environments, depending on the depth and transparency of water, UVB radiation can penetrate and compromise the organisms. On the other hand, the organisms can show distinct strategies to avoid, attenuate and repair damage caused by the high incidence of UVB radiation, including behavioral, morphological and physiological strategies. Macrobrachium olfersii is freshwater prawn that lives and reproduces in shallow and transparent waters, and their embryos are exposed to radiation during the developmental stages. The aim of this study was to investigate the existence of the photolyase gene and to evaluate its transcript levels in embryos of M. olfersii, as well as to investigate the mechanism of photolyase-mediated photorepair to DNA damage induced by UVB radiation. Our results showed that UVB radiation caused DNA damage in embryonic cells of M. olfersii, by cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) formation. The first evidence of photorepair was obtained when the embryos kept in visible light showed reduction on the number of CPD. The next step was to investigate the existence of the photolyase gene in M. olfersii embryos, having been identified two sequences of photolyases (phr 1 and phr 2), which belong to the class II photolyase group (CPDII photolyase). The transcripts of phr 1 and phr 2 were identified at different developmental stages. Transcript levels of phr 1 and phr 2, in embryos exposed to the dose of 558 J.cm-2 UVB radiation, did not change 3 h, 6 h and 12 h after exposure. Embryos exposed to different doses of UVB radiation did not show phr 1 and phr 2 dose-dependent transcription modulation. Additionally, embryos from both the environment and exposed to natural sun radiation were evaluated showing high levels of phr 1 transcripts, as well as photorepair activity. In this study, we identified for the first time two photolyases in M. olfersii embryos and also their activity on DNA damage repair. These results contribute to the knowledge regarding cellular responses and repair mechanisms against insults produced by the UVB radiation