Mutagenicity profile induced by UVA and UVB light in cells from patients with xeroderma pigmentosum group C.

A radiação solar é o principal agente etiológico no câncer de pele, principalmente devido ao seu componente ultravioleta (UV), que danifica a molécula de DNA pela indução de dímeros de pirimidina (CPD e 6-4PP) e bases oxidadas. Esses tipos de lesões são principalmente removidos pela via de reparo por excisão de nucleotídeos (do inglês, NER) e, quando não reparados, geram principalmente mutações nos tipos C>T e C>A, respectivamente. Defeitos nas proteínas de NER resultam em um fenótipo clínico denominado xeroderma pigmentosum (XP), que apresenta uma alta incidência de câncer de pele em áreas corporais expostas à luz solar. Tanto UVA como UVB são considerados biologicamente relevantes, pois fazem parte do espectro da luz solar que atinge a superfície da Terra. Luz UVA é a radiação mais prevalente (95%) e penetra profundamente na pele, no entanto, possui baixa energia e é pouco absorvido pelo DNA. Por outro lado, luz UVB é mais energético e diretamente absorvido pelo DNA, contudo, corresponde a uma pequena fração do espectro solar (5%) e não penetra profundamente na pele. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo comparativo da capacidade mutagênica de irradiação UVA e UVB, utilizando uma nova estratégia para detectar mutações por sequenciamento total do exoma (do inglês WES) de clones selecionados aleatoriamente. A linhagem celular XP-C (deficiente em NER e mutada no gene XPC) e sua linhagem celular isogênica (complementada com o gene XPC selvagem; denominada COMP) foram usadas como modelo. Os resultados indicam que as células XP-C exibem uma diminuição dose-dependente nas taxas de sobrevivência quando expostas a UVA e UVB, em comparação com células COMP. Além disso, ambos os comprimentos de onda UV aumentaram os níveis de apoptose (sub-G1) e estresse genotóxico (&#947H2AX). Ainda, somente UVB causou uma parada parcial no ciclo celular em S/G2. Os dados do WES mostraram um aumento significativo da mutagênese nas células irradiadas por UVA e UVB, conforme o esperado. Surpreendentemente, a principal mutação induzida por ambos os tipos de luz UV foi a transição C>T no contexto de tri-nucleotídeo CCN e TCN, locais potenciais para a formação de dímeros de pirimidina. Essa transição ocorre preferencialmente na base 3 do dímero 5TC e mutações em tandem CC>TT também foram enriquecidas. Além disso, substituições de base T>N foram aumentadas significativamente pela UVB, no entanto, não foi possível relacionar esse aumento ao contexto do dímero de pirimidina. Por outro lado, a transversão C>A foi a segunda mutação mais frequente induzida por ambos os comprimentos de onda UV nas células XP-C, e pode ser devido a bases oxidadas. Finalmente, o espectro mutagênico gerado nas células XP-C irradiadas por UVA e UVB foi muito semelhante e as assinaturas de mutação para câncer de pele do COSMIC (grupo SBS7) foram recuperadas. Esses resultados indicam que em células sem reparo de NER, uma única dose de UVA ou UVB contribui para gerar o espectro típico de mutação encontrado em tumores de câncer de pele e o espectro mutagênico entre elas é semelhante.Sunlight radiation is the main etiologic agent of skin cancer, mainly due to its ultraviolet (UV) component that damages the DNA molecule by inducing pyrimidine dimers (i.e. CPD, 6-4PP) and oxidized bases. If unrepaired, these lesions generate mainly mutations of the C>T and C>A types, respectively. Nucleotide excision repair (NER) is the main repair pathway to protect cells from UV-induced damage. Defects in NER proteins result in a clinical phenotype denominated xeroderma pigmentosum (XP) that is characterized by high incidence of skin cancer in body areas exposed to sunlight. UVA and UVB wavelengths are considered biologically relevant, as they are part of the sunlight spectrum that reaches the Earth\'s surface. UVA light is the most prevalent radiation (95%) and penetrates deep into the skin; however, it has low energy and is poorly absorbed by DNA. In contrast, UVB light is more energetic and directly absorbed by DNA, although it corresponds to a small fraction of the solar spectrum (5%) and does not penetrate deeply in the skin. The aim of this work was to perform a comparative study of the UVA and UVB mutagenic capacity using a novel strategy to detect mutations by whole exome sequencing (WES) of randomly selected clones. The XP-C cell line (NER deficient; mutated in XPC gene), and its isogenic cell line (complemented with wild-type XPC gene; denominated COMP) were used. Results indicate that XP-C cells exhibit a dose-dependent decrease in survival rates when exposed to UVA or UVB, compared to COMP cells. Also, both UV wavelengths increased apoptosis levels (sub-G1) and genotoxic stress (&#947H2AX). Moreover, only UVB causes a partial S/G2 arrest in XP-C cell cycle. The WES data showed a significant increase in mutagenesis of UVA and UVB-irradiated cells, as expected. Remarkably, the main point mutations induced by both irradiations were C>T transitions in the CCN and TCN tri-nucleotide contexts, which are potential sites for pyrimidine dimer formation. These transitions preferentially occurs at the 3 base of the 5TC dimer and the CC>TT tandem mutations were also enriched. Additionally, the T>N base substitutions were significantly increased by UVB, however, it was not possible to relate this increase to the pyrimidine dimer context. On the other hand, C>A transversions were the second most frequent induced mutation by both UV wavelengths on XP-C cells, which can be related to oxidized bases. Finally, the mutagenic spectrum generated in UVA and UVB irradiated XP-C cells were very similar and the mutation signatures of the COSMIC of skin cancer (SBS7 group) were recovered. These results indicate that in cells without NER repair, a unique dose of UVA or UVB contribute to generate the typical spectrum of mutation found in skin cancer tumors and its mutagenic spectrum is similar