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Resumen de Control genético de las deleciones entre secuencias repetidas directas en Saccaromyces cerevisiae

Félix Prado Velasco

  • Los genomios de todos los organismos están constituidos por un número variable de secuencias repetidas, que pueden llegar a suponer el 50% del DNA total. Los fragmentos de DNA repetido pueden interactuar entre si de muy diversas formas dando lugar a reordenaciones genómicas, mediante procesos que en un sentido amplio denominamos recombinación. Aunque estas modificaciones pueden tener aspectos positivos desde el punto de vista evolutivo al generar diversidad, son en general deletéreas.

    Es importante dividir las secuencias repetidas en cortas (<10 pb) y largas (>100 pb) en función del tamaño de la repetición, ya que cada grupo está sujeto a modificaciones producidas por mecanismos claramente diferentes. Las repeticiones cortas (bien invertidas o bien directas formando el DNA repetitivo simple, muy abundante en el genomio de eucariotas superiores) son el sustrato de reordenaciones asociadas principalmente a errores de la maquinaria de replicación/reparación del DNA, y son numerosas las enfermedades asociadas a inestabilidad de este tipo de DNA, como el síndrome X-frágil (Fu et al. 1991), el síndrome de Hungtinton (The Huntingyon�s disease collaborative research group 1993) o diversas formas de cáncer colorectal (lonov et al. 1993; Thibodeau et al. 1993). Las secuencias repetidas largas son el sustrato de la recombinación homóloga, cuyo estudio ha constituido el objetivo principal de esta Tesis.

    La recombinación homóloga tiene lugar entre secuencias homólogas localizadas tanto en cromosomas homólogos (recombinación alélica) como en regiones y cromosomas no homólogos (recombinación ectópica. Se produce tanto en mitosis, donde está implicada fundamentalmente en la reparación de daños producidos en el DNA (Friedberg et al. 1991), como en meiosis, donde es esencial para la división reduccional de los cromosomas homólogos, así como para la generación de diversidad genética (Roeder 19909. La importancia de la recombinación se manifiesta en numerosos procesos celulares, que van desde los diferentes mecanismos de intercambio de DNA en procariotas (Dunderdale y West 1994) o el cambio de sexo en levaduras (Klar et al. 1984) a la producción de inmunoglobulinas en eucariotas superiores (Schwedler et al. 1990) o el mantenimiento de la homogeneidad de las secuencias de familias génicas (Baltimore 1981; Egel 1981). La recombinación homóloga puede ser una fuente de inestabilidad muy importante, generando deleciones, inversiones, translocaciones y otras aberraciones cromosómicas. Enfermedades como el síndrome de Werner (Fukuchi et al. 1989), la Ataxia telangectaxia (Meyn 1993) y ciertos tipos de neoplasia, tales como leucemias, linfomas y sarcomas (Lanfrancone et al. 1994) confirman la importancia del control genético de la recombinación en eucariotas superiores.

    El objetivo principal de esta Tesis ha sido estudiar los mecanismos y factores implicados en la recombinación homóloga y la estabilidad de secuencias repetidas. Para ello nos hemos centrado en la recombinación entre repeticiones situadas tanto en orientación directa como invertida, por la importancia que tienen en el mantenimiento de la integridad del genomio y por las facilidades que ofrecen para el análisis de los diferentes factores que pueden afectar a la recombinación homóloga (Klein 1995).

    Los aspectos concretos que hemos intentado resolver son: 19 qué mecanismos son responsables de las deleciones entre repeticiones directas y qué funciones están implicadas; 2) cómo se inician las deleciones a nivel espontáneo y qué papel tiene la iniciación en la determinación de las rutas que catalizan las deleciones; y 3) cuál es el papel de la transcripción en la regulación de la recombinación, y si la estructura de la cromatina media de alguna forma en esta relación.

    El estudio de los mecanismos responsables de las deleciones lo hemos abordado mediante el análisis genético de la recombinación entre repeticiones directas e invertidas a nivel espontáneo, tanto en estirpes silvestres como mutantes en diferentes genes RAD. Para ello hemos construido una serie de sistemas plasmídicos basados en la misma repetición, que se diferencian únicamente en la orientación de las repeticiones (directa o invertida) y en el tamaño y origen de la secuencia intermedia. Para complementar el análisis de la recombinación a nivel espontáneo hemos buscado mutantes deficientes en recombinación.

    Para comprender el papel de la iniciación hemos analizado los mismos sistemas de repeticiones directas e invertidas induciendo la recombinación con DSBs en diferentes posiciones de los sistemas de repeticiones y con un sistema de recombinación específica de sitio que hemos encontrado en una búsqueda de secuencias iniciadoras de la recombinación.

    El estudio de papel de la transcripción en recombinación y su relación con la estructura de la cromatina lo hemos abordado en el mutante hiper-recombinante hpr1.


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