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Ciclo Celular y Estabilidad Genómica

Las células de nuestro organismo están en continua exposición a agentes físicos y químicos que pueden producir daños en el material genético. Se ha estimado que en humanos se producen alrededor de 105 lesiones por célula y por día. Afortunadamente, la célula ha desarrollado precisos mecanismos para reconocer y reparar este tipo de lesiones. Cuando estos sistemas de reparación no funcionan correctamente, o cuando las lesiones en el material genéticos exceden la capacidad de la célula para repararlas, la acumulación de errores en el genoma pueden desencadenar en senescencia prematura, apoptosis o cáncer.

Durante los últimos años se han producido grandes avances en el conocimiento de la respuesta celular ante una lesión en el ADN. Ante la aparición de un daño en el material genético, la célula activa una ruta de señales conocida como DDR (del inglés DNA damage response) con el objetivo de acoplar la reparación de la lesión con la progresión en el ciclo celular. La propagación de esta señal se realiza mediante eventos de fosforilación de múltiples proteínas (mayormente en residuos de serina y treonina) que activan tanto la reparación del ADN roto como el arresto en el ciclo celular. Mientras que el estudio de las quinasas que intervienen en la activación del DDR han sido uno de los campos más estudiados durante los últimos años, muy poco se conoce sobre el papel que desempeñan las fosfatasas durante dicha respuesta.

Nuestro laboratorio esta interesado en comprender como diferentes proteínas con actividad fosfatasa colaboran en la reparación de una lesión en el ADN utilizando para ello la levadura de gemación Saccharomyces cerevisiae. Teniendo en cuenta el gran numero de técnicas y herramientas genéticas disponibles en este microorganismo para diseccionar diferentes aspectos de la reparación del ADN, es tentador utilizar este sistema para desenmascarar la función que desempeñan las proteínas fosfatasas durante la reparación de un daño en el material genético. Uno de los modelos mejor descrito para analizar la reparación del ADN es el uso de la endonucleasa HO. Dado que dicha endonucleasa reconoce específicamente una secuencia exclusiva del genoma, podemos explorar la evolución del procesamiento de un único corte en el ADN y con ello, recopilar información sobre como el daño es reparado por la célula (Figura). Además, mediante la incorporación de variaciones en el sistema, podemos estudiar diferentes particularidades de cada uno de los diversos tipos de reparación. Con esta metodología y otras técnicas de biología molecular, nuestra meta es conocer la función especifica de diversas fosfatasas durante la reparación de una lesión en el ADN, su regulación durante la activación de la respuesta al daño, así como sus dianas en el proceso, con el fin de obtener una amplia visión del papel de estas proteínas en el mantenimiento de la estabilidad genómica.

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Análisis de la reparación del ADN
A) Tras la generación de una rotura en el ADN (en negro) las células pueden reparar la lesión mediante el uso de una secuencia homóloga (en rojo).
B) La correcta ejecución de cada uno de los procesos que intervienen en la reparación del material genético puede determinarse mediante el uso de diferentes aproximaciones genéticas. En la figura se muestra un ejemplo de un ensayo tipo Southern blot realizado con el fin de determinar la eficiencia de resección de uno de los extremos del ADN dañado.
C) La localización y comportamiento de la lesión del ADN puede ser detectada en el núcleo celular mediante el uso de microscopía de fluorescencia.
D) La eficiencia global del proceso de reparación puede también ser medida mediante técnicas genéticas. En la figura se muestra como un corte de doble cadena producido por la endonucleasa HO en el cromosoma III es rápidamente regenerado mediante el uso de una secuencia donadora localizada en el cromosoma V.

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Miembros del grupo

Andrés Clemente-Blanco Investigador Principal
Facundo Ramos Ochoa Estudiante de doctorado
María Teresa Villoria Estudiante de doctorado
Pedro Charria Estudiante de grado
Eva Merino García Técnico de Laboratorio

Contacto

Andrés Clemente Blanco andresclemente@usal.es
923294887
Laboratorio 1.7

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Proyectos de investigación

MINECO BFU2016-77081-P
MINECO BFU2013-41216-P

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