Quebras de fita dupla de DNA (DSBs) estão entre as formas mais graves de dano ao DNA porque o reparo impreciso pode comprometer a estabilidade do genoma e contribuir para o desenvolvimento tumoral ou mortecelular 1,2,3. Para combater essas ameaças, as células empregam várias vias de reparo do DNA, incluindo a recombinação homóloga (HR), considerada o mecanismo mais preciso para repararDSBs 2,4,5. Ao contrário das vias de reparação propensas a erros, a HR utiliza uma sequência de DNA homóloga como modelo para restaurar informações genéticas no local danificado. Consequentemente, a HR funciona predominantemente durante as fases S e G2 do ciclo celular, quando cromátides irmãs estão disponíveis para servir como modelos dereparo 2,5. Notavelmente, a HR é essencial para a reparação precisa dos DSBs originados de fontes endógenas, como o estresse de replicação, bem como de insultos exógenos, incluindo radiação ionizante (IR) e agentes quimioterapêuticos que danificam o DNA2,5.
O RAD51 é um efetor central da via HR e desempenha um papel crítico na busca por homologia e na invasão de fitas durante o reparo mediado por HR dos DSBs 2,5. Após a formação do DSB, as extremidades do DNA passam por ressecção, um processo iniciado pelo complexo MRE11–RAD50–NBS1 (MRN) e fatores associados que geram saliências de DNA de fita simples de 3′. Essas regiões de fita simples são inicialmente revestidas pela proteína de replicação A (RPA), que impede a formação de estruturas secundárias e estabiliza o intermediário de reparo 4,5,6. A HR é então iniciada por meio das ações coordenadas do BRCA1, PALB2 e BRCA2, que facilitam o recrutamento e o carregamento do RAD51 sobre o DNA ressecado, deslocando o RPA e promovendo a formação dos filamentos de nucleoproteína contendo RAD51 4,5,6. Uma vez montados, esses filamentos buscam sequências homólogas de DNA dentro da cromátida irmã e catalisam a troca de fitas, facilitando assim a fiel restauração do DNA danificado 4,5,6. O acúmulo de RAD51 nos sítios DSB aparece microscopicamente como focos nucleares pontuados que podem ser detectados pela imunofluorescência 7,8,9,10. Como a formação desses focos reflete o engajamento bem-sucedido da maquinaria de RH, a análise de focos RAD51 tornou-se uma abordagem funcional amplamente utilizada para avaliar a capacidade de HR e a proficiência na reparação de DNA emcélulas 7,8,9,10. Importante, esse ensaio mede a capacidade das células de executar uma resposta de HR após danos ao DNA, em vez de depender apenas dos níveis de expressão de genes ou proteínas associados à HR.
Defeitos na HR são frequentemente observados no câncer, especialmente em tumores que apresentam alterações nos parálogos BRCA1, BRCA2, RAD51 ou outros genes envolvidos na HR, e são especialmente prevalentes em cânceres de ovário e mama 4,11,12,13,14. A deficiência de HR tem importantes implicações terapêuticas, pois confere sensibilidade aumentada a agentes que prejudicam o DNA, como a terapia com platina, e aos inibidores da poli(ADP-ribose) polimerase (PARP) por meio do princípio da letalidadesintética 4,11,12,13,14,15 . Consequentemente, ensaios funcionais confiáveis para avaliar a atividade de RH são críticos tanto para estudos mecanicistas quanto para pesquisa translacional.
Este protocolo descreve um ensaio baseado em imunofluorescência para a detecção e quantificação de focos nucleares de RAD51 após danos ao DNA em células de câncer de ovário. O fluxo de trabalho envolve a indução de DSBs de DNA usando infravermelho, seguida pela detecção imunofluorescente de RAD51 e γH2AX e quantificação de focos nucleares co-localizados por microscopia confocal. O protocolo é demonstrado usando células OVCAR-8 proficientes em HR e células ABTR2 resistentes ao inibidor de PARP adquiridas, além de fornecer uma abordagem funcional reprodutível para avaliar a atividade da HR após a formação do DSB. Embora a análise de focos RAD51 seja amplamente utilizada como medida funcional da atividade de HR, os métodos disponíveis frequentemente focam em ambientes experimentais específicos e frequentemente carecem de orientações detalhadas sobre a integração da indução controlada de danos ao DNA, confirmação da formação de DBS de DNA, controles de validação de ensaios e quantificação padronizada baseada em imagem. Além disso, abordagens alternativas para avaliar a função da HR, incluindo ensaios genômicos de cicatrizes, assinaturas mutacionais e análises de expressão gênica ou proteica, fornecem medidas indiretas do status da HR e não avaliam diretamente a capacidade celular de recrutar RAD51 para locais de dano ao DNA. Ensaios baseados em repórter, como o DR-GFP, oferecem medições diretas da atividade da HR, mas exigem engenharia genética estável e não são facilmente aplicáveis a muitos modelos experimentais. Portanto, o fluxo de trabalho descrito aqui combina danos ao DNA induzidos por IR com coloração dual de imunofluorescência RAD51/γH2AX para verificar simultaneamente a formação de DSB e quantificar o recrutamento de RAD51 para cromatina danificada. Essa abordagem oferece um método prático, biologicamente relevante e amplamente aplicável para avaliação funcional direta da competência em RH em células cancerígenas cultivadas, incorporando controles de ensaio, etapas de validação e procedimentos padronizados de quantificação de focos.