Nuevos genes humanos asociados a la biogénesis de mRNPs necesarios para la integridad del genoma
- Autores: Irene Salas Armenteros
- Directores de la Tesis: Andrés Aguilera López (dir. tes.), Rosa Mª Luna Varo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Número de páginas: 233
- Tribunal Calificador de la Tesis: Santiago Mateos Cordero (presid.), Silvia Jimeno-González (secret.), Ferran Azorín Marín (voc.), Peter Askjaer (voc.), Alejandro Vaquero García (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
La integridad del genoma es una condición necesaria para la transmisión fidedigna de la información genética. Numerosos procesos altamente regulados trabajan de forma coordinada para evitar o solucionar problemas que pueden comprometer la estabilidad del genoma. Su inestabilidad es una patología celular que se manifiesta generalmente en forma de mutaciones y reordenaciones cromosómicas y se encuentra asociada a la predisposición a cáncer y envejecimiento. El origen de la inestabilidad genética es variado y no sólo es consecuencia de la acción de agentes genotóxicos externos, sino resultado del propio metabolismo celular, estando ligada a procesos básicos como la replicación, transcripción y recombinación. En esta tesis nos hemos centrado en la transcripción y en el metabolismo del ARN mensajero (ARNm) como fuentes endógenas de inestabilidad genética. La transcripción puede suponer una amenaza para la integridad del genoma debido a que durante la misma se facilita la aparición de ADN de cadena sencilla, que es más susceptible a daños que la doble cadena. Paralelamente, la transcripción puede suponer un obstáculo para la replicación que puede derivar en un incremento de roturas en el ADN y recombinación, responsable de reordenaciones cromosómicas. Estos fenómenos se pueden agravar cuando además se forman unas estructuras denominadas bucles R (R loops), estructuras compuestas por un híbrido de ARN-ADN y la cadena sencilla de ADN desplazada. La formación de R loops se produce cuando el ARN naciente resultante de la transcripción, hibrida con la hebra molde de ADN, desplazando así a la hebra no transcrita que queda como cadena sencilla. Aunque los R loops pueden desempeñar papeles positivos, se ha demostrado que también pueden amenazar la integridad del genoma. Muchos factores implicados en las diferentes etapas del procesamiento del ARNm contribuyen a proteger el genoma de la formación de R loops. En esta tesis nos hemos centrado en factores con un papel en la biogénesis de las ribonucleoproteínas mensajeras (mRNPs), y en concreto en el complejo THO/TREX. Durante la transcripción, el ARNm necesita ser correctamente empaquetado en mRNPs, permitiendo así la elongación de la transcripción, la integridad y el procesamiento del ARNm y su transporte al citoplasma. Para ello, numerosas proteínas de unión al ARN (RBPs) se asocian con el ARN naciente, de forma que este queda empaquetado y protegido, reduciendo así la probabilidad de que el ARN hibride con el ADN molde y forme R loops. Uno de los factores claves en este proceso es THO/TREX, conservado de levaduras a humanos con un papel en el acoplamiento de la transcripción con la biogénesis y transporte de mRNPs. Los mutantes de este complejo acumulan R loops y muestran alta inestabilidad genética. Esto se explica en gran medida por el hecho de que en ausencia de este complejo la mRNP no se forma correctamente y por tanto el ARNm queda más desprotegido, facilitando así la formación de R loops e incrementando la inestabilidad genética. En esta tesis hemos querido profundizar sobre los mecanismos por los cuales la correcta biogénesis de mRNPs contribuye a la integridad del genoma. Para ello, hemos realizado un escrutinio para identificar nuevas proteínas que interaccionen con el complejo THO/TREX humano. Como resultado, hemos identificado dos nuevas interacciones. Hemos mostrado que la subunidad THOC1 del complejo THO/TREX humano, interacciona con el complejo histona desacetilasa Sin3A, y con MFAP1, un factor asociado al madurosoma (spliceosome).
THOC1 interacciona físicamente con las subunidades SAP130 y SIN3 del complejo Sin3A. El silenciamiento de las subunidades del complejo SAP130, SIN3, SAP30 y SUDS3 causa inestabilidad genética, determinada por el incremento de roturas en el ADN. Esta inestabilidad, al igual que sucede en ausencia de THO, está mediada por la formación de R loops, puesto que el incremento de roturas en el ADN en ausencia de subunidades del complejo Sin3A tales como SAP130 y SIN3 se suprime mediante la sobreexpressión de RNasa H, la cual degrada los híbridos de ARN-ADN. Hemos demostrado que la inhibición de la desacetilación de histonas mediante compuestos químicos conduce a una acumulación de R loops, y aún más importante, que la inhibición de la acetilación de histonas mediante compuestos químicos suprime el daño en el ADN y la formación de R loops causados por el silenciamiento de THOC1. En general, la acetilación de las histonas da lugar a una cromatina más abierta y una activación de la transcripción, mientras que la desacetilación de histonas se asocia con una cromatina más cerrada o compactada y a una represión de la transcripción. Por tanto, estos resultados permiten proponer un modelo en el que la desacetilacion de histonas sería necesaria para prevenir la formación de R loops tras el paso de la ARN polimerasa. THO podría interaccionar con Sin3A para contribuir a la desacetilación de histonas, con objeto de cerrar la cromatina transitoriamente y así prevenir que el ARN naciente hibride con el ADN molde. El silenciamiento de MFAP1, en cambio, provoca roturas en el ADN que no dependen de la formación de R loops. Los análisis globales de expresión génica y maduración de intrones (splicing) en células silenciadas para MFAP1 sugieren que el impacto de este factor en la estabilidad del genoma puede deberse principalmente a su papel en splicing. El hecho de que el silenciamiento de MFAP1 afecte en gran medida al splicing de genes implicados en la reparación del ADN, el ciclo celular y la organización y modificación de la cromatina entre otros, sugiere que el papel de MFAP1 en la estabilidad del genoma es indirecto; es decir, mediado por los genes cuyo splicing regula. El splicing de algunos de estos genes también presenta cambios en ausencia de THOC1. Dado que THO sí desempeña un papel directo en el mantenimiento de la estabilidad del genoma, estos cambios se podrían explicar como una consecuencia indirecta de la inestabilidad genética dependiente de transcripción y R loops que causa la ausencia de THOC1. No obstante, no se puede descartar que THOC1 también regule la integridad del genoma a través de su interacción con MFAP1 y su efecto en el splicing de algunos genes. Estos datos son particularmente relevantes al sugerir que no todas las proteínas de unión a ARN tienen un papel directo en estabilidad del genoma, pudiendo ser su efecto en muchos casos indirecto, consecuencia de su efecto en la regulación de la expresión de otros genes.
