Sensor de Dano ao DNA ATM-CHK2 Aumenta a Defesa Antioxidante ao Ativar o Nrf2

O estresse oxidativo é um dos principais impulsionadores do envelhecimento e das doenças relacionadas à idade, e as células dependem do fator de transcrição Nrf2 para coordenar a expressão de genes antioxidantes. Embora seja há muito tempo conhecido que o Nrf2 é regulado pelo adaptador de E3 ligase Keap1, os eventos de sinalização a montante que traduzem os sinais de ROS em ativação do Nrf2 permaneciam pouco compreendidos. Este estudo identifica uma via direta e até então desconhecida: os ROS ativam a quinase CHK2 da resposta a danos no DNA (DDR), que por sua vez estabiliza e ativa o Nrf2.

Os pesquisadores empregaram uma combinação de ensaios celulares, análises bioquímicas, mapeamento fosfoproteômico, co-imunoprecipitação e modelos murinos in vivo para dissecar o mecanismo. Eles demonstraram que os ROS gerados por peróxido de hidrogênio ou pelo oxidante modelo tert-butil hidroperóxido ativam a ATM, que fosforila e ativa a CHK2. A CHK2 ativa atua então por duas vias complementares para potencializar a função do Nrf2.

Na primeira via, a CHK2 fosforila a proteína adaptadora de autofagia p62 (SQSTM1) na serina-349. Esse evento de fosforilação aumenta dramaticamente a afinidade da p62 pelo Keap1, efetivamente sequestrado o Keap1 e afastando-o do Nrf2. Como o Keap1 normalmente conecta o Nrf2 ao complexo E3 ubiquitina ligase baseado em Cullin3 para degradação proteossomal, a perturbação da interação Keap1-Nrf2 permite o acúmulo da proteína Nrf2. Na segunda via, a CHK2 fosforila diretamente o próprio Nrf2 nas serinas-566 e -577, modificações que potencializam sua atividade transcricional independentemente da estabilização proteica.

A validação in vivo utilizou camundongos Chk2−/− submetidos a lesão renal por isquemia/reperfusão (I/R), um modelo estabelecido de dano orgânico dependente de ROS. Em comparação com camundongos selvagens, os camundongos Chk2-nulos apresentaram expressão marcadamente comprometida dos genes-alvo do Nrf2 (incluindo HO-1, NQO1 e GCLM), marcadores elevados de dano oxidativo e lesão renal histológica mais grave. Esses achados confirmam que o eixo CHK2-Nrf2 é fisiologicamente necessário para a proteção tecidual contra o estresse oxidativo.

Este estudo reformula a DDR não apenas como guardiã do genoma, mas como um sistema mais amplo de detecção de estresse que mobiliza ativamente as defesas antioxidantes. O eixo ATM-CHK2-Nrf2 fornece uma explicação mecanicista para a razão pela qual as respostas a danos no DNA e ao estresse oxidativo são tão frequentemente co-ativadas, e sugere que a atividade das quinases da DDR faz parte do programa antioxidante celular normal. Esses achados têm implicações para a biologia do envelhecimento, lesão por isquemia-reperfusão, câncer e qualquer contexto em que o estresse oxidativo e a integridade do genoma se intersectem.