Miércoles, 13 de Diciembre de 2017

 

Dinámica y función del genoma

    Mantenimiento y variabilidad del genoma: enzimología                                                                                       de la replicación y reparación de DNA

 


Grupo-400

 


Luis Blanco

ECompogrupo

EListado

Resumen de Investigación:

En los últimos 13 años, el grupo ha estudiado dos DNA polimerasas humanas implicadas en reparación de roturas de doble cadena de DNA (DSBs): Polλ y Polμ, descubiertas en nuestro laboratorio. Debido a su función en reparación de DSBs en extremos no homólogos (NHEJ), estas dos enzimas son esenciales para mantener la estabilidad genómica, así como para la variabilidad necesaria en determinados genes, como los receptores de antígeno. Estamos analizando mutantes dirigidos y versiones quiméricas de estas dos DNA polimerasas para aclarar la base estructural de su diferente especificidad y eficiencia catalítica. El análisis in vivo de la función de Polλ y Polμ se está llevando a cabo mediante modelos celulares y murinos deficientes en una o en ambas enzimas, centrándonos en su impacto en la estabilidad genómica, envejecimiento y desórdenes neurológicos. En colaboración con Aidan Doherty (GSDC, Univ Sussex, UK) hemos caracterizado, estructural y funcionalmente, la polimerasa implicada en NHEJ, que también opera en algunas bacterias como Mycobacterium tuberculosis, y evidenciado el paralelismo mecanístico con Polλ y Polμ.  

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Modelo de interacción de la Polµ humana con el heterodímero Ku y el sustrato de DNA, mediado por el dominio BRCT.

 

Nuestro laboratorio ha caracterizado recientemente una nueva primasa/polimerasa, PrimPol, en células humanas, capaz de tolerar lesiones en el DNA como producto del daño oxidativo o de la radiación ultravioleta. Hemos descubierto en colaboración con Ian Holt (MRC, UK), que PrimPol tiene un papel importante en el mantenimiento del DNA mitocondrial, y posiblemente su deficiencia podría estar relacionada con algunas mitocondriopatías humanas. También hemos demostrado, en colaboración con el grupo de Juan Méndez (CNIO), que PrimPol reactiva las horquillas de replicación bloqueadas por estrés replicativo sintetizando un nuevo iniciador (primer) mediante su actividad primasa. Además, hemos obtenido un modelo murino viable deficiente en PrimPol (KO), que será caracterizado prestando especial atención a los fenotipos dependientes de la función mitocondrial, y a su valor como modelo en envejecimiento y tumorogénesis.


  


 

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Una nueva DNA polimerasa humana capaz de tolerar lesiones en el DNA. PrimPol está ubicada en los dos compartimentos celulares que contienen DNA: el núcleo y la mitocondria. El recuadro de la derecha muestra funciones alternativas de PrimPol durante la replicación del DNA. Cuando una polimerasa replicativa se bloquea en una lesión de DNA, PrimPol puede actuar como una polimerasa de translesión clásica, leyendo lesiones como 8oxoG. Si la lesión es ilegible, PrimPol puede reiniciar la síntesis de DNA por delante de la lesión, gracias a su actividad DNA primasa. PrimPol sería reclutada en la región de hebra simple generada por la apertura de la hélice después de que la DNA polimerasa replicativa se quede bloqueada en una lesión. Esta actividad “primasa de translesión” permite la progresión de las horquillas de replicación, y el hueco con la lesión deberá ser reparado posteriormente.

 

  

Publicaciones:

  • Brissett NC, Pitcher RS, Juarez R, Picher AJ, Green AJ, Dafforn TR, Fox GC, Blanco L* and Doherty AJ* (*corresponding author) (2007) Structure of a NHEJ polymerase-mediated DNA synaptic complex. Science 318, 456-459. PMID:17947582.
  • Andrade P, Martin MJ, Juarez R, Lopez de Saro F and Blanco L (2009) Limited terminal transferase in human DNA polymerase mu defines the required balance between accuracy and efficiency in NHEJ. PNAS 106, 16203-16208. PMID:19805281.
  • Brissett NC, Martin MJ, Bartlett EJ, Bianchi J, Blanco L, Doherty AJ (2013) Molecular Basis for DNA Double-Strand Break Annealing and Primer Extension by an NHEJ DNA Polymerase. Cell Reports 5(4):1108-20.

  • García-Góméz S, Reyes A, Martínez-Jiménez MI, Chocrón ES, Mourón S, Terrados G, Powell C, Salido E, Méndez J, Holt IJ, and Blanco L (2013) PrimPol, an archaic primase-polymerase operating in human cells. Mol Cell 52(4):541-53.
  • Mourón S, Rodriguez-Acebes S, Martínez-Jiménez MI, García-Gómez S, Chocrón S, Blanco L, Méndez J (2013) Repriming of DNA synthesis at stalled replication forks by human PrimPol. Nat Struct Mol Biol. 20(12):1383-9.


 

Otras actividades:

- Organización del Cantoblanco Workshop: "Polymerases involved in DNA replication, repair and mutagenesis". Organizado por Margarita Salas, Luis Blanco, Robert P. Fuchs y Miguel García-Díaz. Universidad Autónoma de Madrid. 5-7 de junio de 2012.
- Coordinador del módulo (BM6): "Estabilidad de la Información Genética: Replicación, Reparación y Mutagénesis", correspondiente al Master de Biología Molecular y Celular, impartido por la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).


 

Tesis doctorales:

Maria José Martín Pereira (2011). Exclusive polymerases repairing DNA breaks, the same magics from bacteria to man. Universidad Autónoma de Madrid. Luis Blanco Dávila.

Sara García Gómez (2013). PrimPol, una nueva primasa/polimerasa en células humanas. Universidad Autónoma de Madrid. Luis Blanco Dávila.

Ana Gómez Bedoya (2013). Análisis estructura-función de la DNA polimerasa lambda humana y su implicación en la reparación del DNA mediante NHEJ. Universidad Autónoma de Madrid. Luis Blanco Dávila.

Ana Aza Montoya (2014). In vivo role of DNA polymerases lambda and mu in Genome Stability. Universidad Autónoma de Madrid. Luis Blanco Dávila.


 

Patentes:

Autores: Luis Blanco, Angel Picher. Título: "Method for Genotyping". Número de prioridad: P056358WO S001. País de prioridad: España. Fecha de prioridad: PCT enviado en febrero de 2012. Propietario: X-Pol Biotech S.L.