Mantenimiento de la estabilidad genómica en bacterias

Resumen de Investigación:

El mantenimiento de la estabilidad genómica depende en gran medida de la replicación fiel del DNA. Sin embargo, el daño continuo que sufren los genomas por agentes genotóxicos ha hecho necesario la emergencia de mecanismos de reparación que prevengan los efectos deletéreos que la permanencia de dichas lesiones podría causar.

Nuestro principal objetivo es el estudio a nivel molecular de los mecanismos responsables del mantenimiento de la información genética en bacterias, mediante el análisis de las propiedades enzimáticas de proteínas de reparación de bacterias modelo, como la Gram positiva Bacillus subtilis, cuyas células vegetativas y esporas están expuestas a condiciones medioambientales extremas, causantes de múltiples daños en el DNA, así como la Gram negativa Pseudomonas aeruginosa.

En ese sentido. durante los últimos años hemos estudiado las funciones catalíticas de la DNA polimerasa de B. subtilis perteneciente a la familia X (PolXBs). Hemos mostrado que esta polimerasa posee, además de la actividad de polimerización, una actividad 3’-5’ exonucleasa, AP endonucleasa, 3’-fosfatasa y 3’-fosfodiesterasa. Todas estas actividades nucleolíticas comparten el mismo centro activo en el dominio PHP C-terminal, específico del subgrupo de las PolXs bacterianas y de arqueas. En coordinación con la actividad de polimerización, esas actividades nucleolíticas permiten a la enzima reconocer sitios abásicos (AP), hidrolizarlos y posteriormente restaurar (reparar) el nucleótido original no dañado, así como procesar extremos 3’ dañados que pueden surgir tras la exposición del DNA a agentes genotóxicos.

Muchas bacterias están provistas de un sistema de unión de extremos no homólogos (NHEJ), responsable de la reparación de las dobles roturas del DNA (DSBs), el tipo de lesión más tóxico ya que es letal para las células en división si no es reparada. Dicha ruta de reparación está constituida por un homodímero de Ku y una DNA ligasa multicatalítica y dependiente de ATP (LigD). Los estudios bioquímicos previos de las LigDs de bacterias permitieron identificar la presencia de actividades de polimerización, ligasa, y en algunos miembros una actividad fosfoesterasa. Gracias a la puesta a punto de reacciones de reparación por escisión de bases (BER) in vitro, utilizando sustratos de DNA que portan sitios AP y las LigDs purificadas procedentes de B. subtilis y P. aeruginosa, hemos podido identificar la presencia adicional de una nueva actividad 5’-2-deoxyribosa-5-fosfato (dRP) liasa en el dominio ligasa (LigDom). Esta actividad se coordina con las de polimerización y ligasa para permitir la reparación eficiente de DNA que contienen sitios AP. Así pues, las LigD contienen, en la misma cadena polipeptídica las tres actividades requeridas en los últimos pasos de BER, sugiriendo que el papel en la reparación del DNA de estas enzimas no está restringido a la ruta NHEJ sino que potencialmente puede formar parte de otras rutas de reparación.

Los sitios AP son las lesiones genómicas más comunes y frecuentemente se asocian a DSBs. La presencia de dichas lesiones cerca de la rotura puede bloquear el paso de ligación final, por lo que dichas lesiones han de ser escindidas. Nuestros últimos resultados muestran la presencia de una actividad AP-liasa adicional en el dominio de polimerización (PolDom) de la LigD de B. subtilis que procesa sitios AP, específicamente cuando se encuentran próximos a extremos 5’-recesivos, y a través de la formación de un complejo preternario-precatalítico con iones Mn2+ y con el ribonucleótido entrante complementario al nucleótido molde que se encuentra frente al sitio AP, garantizando de esa forma el acoplamiento de la eliminación de dicha lesión con la unión de los extremos de la rotura por la LigD (ver Figura 1).

Image

Figura 1. Acoplamiento de la escisión de los sitios AP ala reacción de unión de extremos por la LigD de B. subtillis. Después de producirse la rotura, el extremo del DNA se enhebra a través del anillo interno del homodímero Ku (a). La localización del sitio AP próximo al extremo 5’ podría promover la deshibridación parcial del DNA, haciendo al sitio AP accesible. Una vez reclutada por Ku, LigD formaría un complejo con el DNA, probablemente a través de la interacción entre la Lys331 y uno de los fosfatos del enlace fosfodiéster entre le sitio AP y el siguiente nucleótido en 3’ (b). El nucleótido posicionado frente al sitio AP dirige la unión del ribonucleótido complementario, formando un par de bases Watson-Crick en el sitio de polimerización del PolDom (c). Una vez que el complejo preternario-precatalítico es estabilizado, la proteína incide en el sitio AP, liberando el fragmento 5’ de la cadena, generando un nuevo extremo 5’-P (d). El PolDom media la posterior sinápsis entre los extremos 3’ protuberantes procedentes de las roturas, catalizando la adición in trans del nucleótido al extremo 3’ del primer (e). Finalmente, el LigDom sella ambos extremos (f).

Image


* Para llamadas desde el exterior a la extension xxxx se debe marcar: 34 91196xxxx
ApellidosNombreLaboratorioExt.*e-mailCategoría profesional
Buitrago CáceresAmalia4094463Estudiante TFG
Calvo FernándezPatricia Alejandra4094463pcalvo(at)cbm.csic.esTitulado Sup. Actividades Tecn. y Prof.GP1
Vega JoséMiguel de409/415.2.14717mdevega(at)cbm.csic.esE.Científicos Titulares de Organismos Públicos de Investigación

Publicaciones relevantes:

  • Rodríguez, G., Martín, M.T. and de Vega, M. (2019) An array of basic residues is essential for the nucleolytic activity of the PHP domain of bacterial/archaeal PolX DNA polymerases. Sci. Rep. 9:9947
  • de Ory, A., Carabaña, C., and de Vega, M. (2019) Bacterial Ligase D preternary-precatalytic complex performs efficient abasic sites processing at double strand breaks during nonhomologous end joining. Nucleic Acids Res. 47(10), 5276-5292.
  • Fernández-García, J.L., de Ory, A., Brussaard, C.P.D. and de Vega, M. (2017) Phaeocystis globosa virus DNA polymerase: a "Swiss Army knife", multifunctional DNA polymerase-lyase-ligase for base excision repair. Sci. Rep. 7:6907
  • Zafra, O., Pérez de Ayala, L. and de Vega, M. (2017) The anti/syn conformation of 8´-oxo-7,8-dihydro-2´-deoxyguanosine is modulated by Bacillus subtilis PolX active site residues His255 and Asn263. Efficient processing of damaged 3´-ends. DNA Repair 52: 59-69
  • de Ory, A., Nagler, K., Carrasco, B., Raguse, M., Zafra, O., Moeller, R. and de Vega, M. (2016) Identification of a conserved 5´-dRP lyase activity in bacterial DNA repair ligase D and its potential role in base excision repair. Nucleic Acids Res. 44(4): 1833-44
  • de Ory, A., Zafra, O. and de Vega, M. (2014) Efficient processing of abasic sites by bacterial nonhomologous end-joining ku proteins. Nucleic Acids Res. 42(21): 13082-95.
  • de Vega M. (2013) The minimal Bacillus subtilis nonhomologous end joining repair machinery. PLoS ONE 8(5): e64232.
  • Baños,. B, Villar, L., Salas, M., and de Vega M. (2012) DNA stabilization at the Bacillus subtilis PolX core: a binding model to coordinate polymerase, AP-endonuclease and 3'-5' exonuclease activities. Nucleic Acids Res. 40(19):9750-62.
  • Baños, B., Villar, L. Salas, M. and de Vega, M. (2010) Intrinsic apurinic/apyrimidinic (AP) endonuclease activity enables Bacillus subtilis DNA polymerase X to recognize, incise, and further repair abasic sites. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 107(45): 19219-19224.
  • Baños, B., Lázaro, J.M., Villar, L., Salas, M. and de Vega, M. (2008) Editing of misaligned 3’-termini by an intrinsic 3’-5’ exonuclease activity residing in the PHP domain of a family X DNA polymerase. Nucleic Acids Res. 36(18): 5736-5749

Tesis doctorales:

  • Irene Rodríguez García (2006). La DNA polimerasa del bacteriófago ø29: Análisis mutacional de la interacción con la proteína terminal. Base estructural de la procesividad y la capacidad de desplazamiento de banda. Universidad Autónoma de Madrid. Directores: Miguel de Vega & Margarita Salas
  • Patricia Pérez Arnaiz (2008). Relación estructura-función en la DNA polimerasa del bacteriófago ø29. Papel del dominio intermedio de la proteína terminal en el reconocimineto específico de la DNA polimerasa. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Miguel de Vega
  • Elisa Longás Torné (2008). Caracterización funcional de las DNA polimerasas de los bacteriófagos Nf y GA-1. Estudio del mecanismo de iniciación en la replicación con proteína terminal. Universidad Autónoma de Madrid. Directores: Miguel de Vega & Margarita Salas
  • Benito Baños Piñero (2011). Caracterización funcional de la DNA polimerasa X de Bacillus subtilis. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Miguel de Vega
  • Alicia del Prado Díaz (2015) Estudios estructurales y funcionales de la DNA polimerasa y la proteína terminal del bacteriófago ø29. Universidad Autónoma de Madrid. Directores: Miguel de Vega & Margarita Salas
  • Ana de Ory López (2016). Análisis bioquímico de las proteínas de reparación del DNA Ku y Ligasa D de Bacillus subtilis. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Miguel de Vega
  • Mª Eugenia Santos del Río (2017). Papel del motivo LExE de la DNA polimerasas que inician con proteína terminal en la interacción con el nucleótido entrante. Estabilización de los sustratos en el centro activo de polimerización mediada por el subdominio TPR1. Universidad Autónoma de Madrid. Directores: Miguel de Vega & Margarita Salas

Patentes:

  • Método para la replicación, amplificación o secuenciación de un ADN molde. Inventors: Margarita Salas Falgueras, Miguel de Vega José, José M. Lázaro Bolos, Luis Blanco Dávila, Mario Mencía Caballero. Owner:CSIC. Priority number: P200930412. Priority date: July 2, 2009. PCT/ES2010/070456 presented July 1, 2010. Licensed to XPol Biotech, S.L.
  • Quimera de ADN polimerasa del fago ø29. Inventors: Margarita Salas Falgueras, Miguel de Vega José, José M. Lázaro Bolos, Luis Blanco Dávila, Mario Mencía Caballero. Owner: CSIC. Priority number: P200930413. Priority date: July 2, 2009. PCT/ES2010/070454 presented on July 1, 2010. Licensed to XPol Biotech, S.L.
  • Método de amplificación de ADN basado en los orígenes de replicación del bacteriófago phi29 y secuencias nucleotídicas asociadas.Inventors: Margarita Salas Falgueras, Mario Mencía Caballero,Miguel de Vega José, Pablo Gella Montero, José M. Lázaro Bolos. Owner: CSIC. Priority number: P201130288. Priority date: March 3, 2011.         

¡Atención! Este sitio usa cookies y tecnologías similares.

Si no cambia la configuración de su navegador, usted acepta su uso. Saber más

Acepto

POLÍTICA DE COOKIES

¿Qué son las cookies?

Una cookie es un fichero que se descarga en su ordenador al acceder a determinadas páginas web. Las cookies permiten a una página web, entre otras cosas, almacenar y recuperar información sobre los hábitos de navegación de un usuario o de su equipo y, dependiendo de la información que contengan y de la forma en que utilice su equipo, pueden utilizarse para reconocer al usuario.

Tipos de cookies

A continuación, se realiza una clasificación de las cookies en función de una serie de categorías. No obstante es necesario tener en cuenta que una misma cookie puede estar incluida en más de una categoría.

  1. Tipos de cookies según la entidad que las gestione

    Según quien sea la entidad que gestione el equipo o dominio desde donde se envían las cookies y trate los datos que se obtengan, podemos distinguir:

    • Cookies propias: son aquéllas que se envían al equipo terminal del usuario desde un equipo o dominio gestionado por el propio editor y desde el que se presta el servicio solicitado por el usuario.
    • Cookies de terceros: son aquéllas que se envían al equipo terminal del usuario desde un equipo o dominio que no es gestionado por el editor, sino por otra entidad que trata los datos obtenidos través de las cookies. En el caso de que las cookies sean instaladas desde un equipo o dominio gestionado por el propio editor pero la información que se recoja mediante éstas sea gestionada por un tercero, no pueden ser consideradas como cookies propias.

  2. Tipos de cookies según el plazo de tiempo que permanecen activadas

    Según el plazo de tiempo que permanecen activadas en el equipo terminal podemos distinguir:

    • Cookies de sesión: son un tipo de cookies diseñadas para recabar y almacenar datos mientras el usuario accede a una página web. Se suelen emplear para almacenar información que solo interesa conservar para la prestación del servicio solicitado por el usuario en una sola ocasión (p.e. una lista de productos adquiridos).
    • Cookies persistentes: son un tipo de cookies en el que los datos siguen almacenados en el terminal y pueden ser accedidos y tratados durante un periodo definido por el responsable de la cookie, y que puede ir de unos minutos a varios años.

  3. Tipos de cookies según su finalidad

    Según la finalidad para la que se traten los datos obtenidos a través de las cookies, podemos distinguir entre:

    • Cookies técnicas: son aquéllas que permiten al usuario la navegación a través de una página web, plataforma o aplicación y la utilización de las diferentes opciones o servicios que en ella existan como, por ejemplo, controlar el tráfico y la comunicación de datos, identificar la sesión, acceder a partes de acceso restringido, recordar los elementos que integran un pedido, realizar el proceso de compra de un pedido, realizar la solicitud de inscripción o participación en un evento, utilizar elementos de seguridad durante la navegación, almacenar contenidos para la difusión de videos o sonido o compartir contenidos a través de redes sociales.
    • Cookies de personalización: son aquéllas que permiten al usuario acceder al servicio con algunas características de carácter general predefinidas en función de una serie de criterios en el terminal del usuario como por ejemplo serian el idioma, el tipo de navegador a través del cual accede al servicio, la configuración regional desde donde accede al servicio, etc.
    • Cookies de análisis: son aquéllas que permiten al responsable de las mismas, el seguimiento y análisis del comportamiento de los usuarios de los sitios web a los que están vinculadas. La información recogida mediante este tipo de cookies se utiliza en la medición de la actividad de los sitios web, aplicación o  lataforma y para la elaboración de perfiles de navegación de los usuarios de dichos sitios, aplicaciones y plataformas, con el fin de introducir mejoras en función del análisis de los datos de uso que hacen los usuarios del servicio.

Cookies utilizadas en nuestra web

La página web del CBMSO utiliza Google Analytics. Google Analytics es una herramienta sencilla y fácil de usar que ayuda a los propietarios de sitios web a medir cómo interactúan los usuarios con el contenido del sitio. Puede consultar más información sobre las cookies utilizadas por Google Analitycs en este enlace.

Aceptación de la Política de cookies

El Centro de Biología Molecular Severo Ochoa asume que usted acepta el uso de cookies si continua navegando al considerar que se trata de una acción consciente y positiva de la que se infiere el consentimiento del usuario. En tal sentido se le informa previamente de que tal conducta será interpretada en el sentido de que acepta la instalación y utilización de las cookies.

Ante esta información es posible llevar a cabo las siguientes acciones:

  • Aceptar cookies: si el usuario pulsa el botón de aceptación, no se volverá a visualizar este aviso al acceder a cualquier página del portal.
  • Revisar la política de cookies: el usuario podrá acceder a la presente página en la que se detalla el uso de cookies, así como enlaces para modificar la configuración del navegador.

Cómo modificar la configuración de las cookies

Usted puede restringir, bloquear o borrar las cookies de cualquier página web, utilizando su navegador. En cada navegador la operación es diferente, aquí le mostramos enlaces sobre este particular de los navegadores más utilizados: