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 100.000 lesiones por célula y día. Afortunadamente, las células han desarrollado una serie de precisos mecanismos que reconocen y reparan este tipo de lesiones. Cuando estos sistemas de reparación no funcionan correctamente, o cuando las lesiones en el ADN exceden la capacidad de la célula para repararlas, la acumulación de errores en el material genético 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, las células activan 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 del ciclo celular. La propagación de esta señal se realiza mediante eventos de fosforilación de múltiples factores por proteínas quinasas (mayormente en residuos de serina y treonina) que activan tanto la reparación del ADN dañado como el arresto del ciclo celular. Mientras que el estudio de estas quinasas ha sido uno de los campos más estudiados durante los últimos años, poco se conoce sobre el papel de sus antagonistas, las proteínas fosfatasas, durante dicha respuesta.

Uno de los modelos mejor descrito para analizar la reparación de una lesión en el 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 y celular, nuestra meta es conocer la función especifica de diversas proteínas 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 visión global del papel de estas proteínas en el mantenimiento de la estabilidad genómica.

Análisis de la reparación del ADN. La localización y comportamiento de la lesión del ADN puede ser detectada en el núcleo celular mediante el uso de microscopía de fluorescencia.

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.

Image description

Miembros del grupo

Andrés Clemente-Blanco Investigador Principal
Esmeralda Alonso Estudiante Postdoctoral
Facundo Ramos Ochoa Estudiante de Doctorado
María Teresa Villoria Estudiante de Doctorado
Adrián Campos Estudiante de Máster
Eva Merino García Técnico de Laboratorio

Contacto

Andrés Clemente Blanco andresclemente@usal.es
923294887
Laboratorio 2.3

Publicaciones recientes

San-Segundo, P.A., Clemente-Blanco, A. (2019)
Resolvases, Dissolvases, and Helicases in Homologous Recombination: Clearing the Road for Chromosome Segregation
Genes doi: 10.3390/genes11010071
Campos, A., Clemente-Blanco, A. (2019)
Cell cycle and DNA repair regulation in the damage response: Protein phosphatases take over the reins
International Journal of Molecular Sciences doi: 10.3390/ijms21020446
Villoria MT, Gutiérrez-Escribano P, Alonso-Rodríguez E, Ramos F, Merino E, Campos A, Montoya A, Kramer H, Aragón L, Clemente-Blanco A. (2019)
PP4 phosphatase cooperates in recombinational DNA repair by enhancing double-strand break end resection
Nucleic Acids Research. doi: 10.1093/nar/gkz794
Ramos F, Villoria MT, Alonso-Rodríguez E, Clemente-Blanco A. (2019)
Role of protein phosphatases PP1, PP2A, PP4 and Cdc14 in the DNA damage response.
Cell Stress. 21;3(3):70-85. doi: 10.15698/j.cub.2017.10.016.
Villoria MT, Ramos F, Dueñas E, Faull P, Cutillas PR, Clemente-Blanco A (2017)
Stabilization of the methaphase spindle by Cdc14 is required for recombinational DNA repair.
EMBO Journal 4;36(1):79-101
Clemente-Blanco A. (2017)
Nucleolar condensation: A new mechanism to control mitotic exit.
Curr Biol. 20;27(22):R1220-R1222. doi: 10.1016/j.cub.2017.10.016.
Bermúdez-López M, Villoria MT, Esteras M, Jarmuz A, Torres-Rosell J, Clemente-Blanco A, Aragon L. (2016)
Sgs1´s role in DNA end resection, HJ dissolution, and crossover suppresion require a two-step SUMO regulation dependen ton Smc5/6
Genes Dev. 1;30(11):1339-56. doi: 10.1101/gad.278275.116

Proyectos de investigación

MINECO PGC2018-097963-B-I00

Enlaces de interés