Programa Científico

Dinámica y función del genoma

GRUPO DE INVESTIGACIÓN

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

Luis Blanco

Investigación

Los trabajos realizados en la última década han revelado que la replicación del ADN es una fuente importante de inestabilidad genómica, debido a los reordenamientos que se producen en los sitios de las horquillas de replicación estancadas. En general, estos problemas se definen como «estrés replicativo» (ER). A lo largo de los últimos cinco años hemos contribuido a demostrar que la mayoría de las lesiones de ADN o estructuras de bloqueo que se producen en el ADN molde pueden ser «toleradas» durante el ER, principalmente a través de la generación de nuevos iniciadores de replicación mediados por PrimPol (es decir, primers) en la hebra líder, inmediatamente después de la lesión. Es importante destacar que nuestro descubrimiento de PrimPol nos lleva a reconsiderar el escenario molecular en el que la lesión de ADN se repara posteriormente, lo que implica la existencia de pequeños gaps de ADN remanentes que contienen la lesión, generados tras el reinicio mediado por PrimPol, que necesitan ser rellenados, procesados y finalmente sellados. Actualmente estamos interesados en la identificación y caracterización de proteínas que interaccionan con PrimPol, y en el mecanismo básico de las subsiguientes transacciones de tolerancia al daño y reparación necesarias tras el reinicio de la horquilla de replicación mediado por PrimPol.

Cabe mencionar que la inactivación o eliminación de PrimPol durante la replicación del ADN nuclear conlleva una reducción significativa de la velocidad de la horquilla de replicación, lo que indica su papel relevante en condiciones fisiológicas. Así, mientras que los ratones deficientes en PrimPol y las células humanas deplecionadas del siRNA de PrimPol eran viables, mostraban fuertes síntomas de inestabilidad genómica, muy probablemente relacionados con el aumento del estrés replicativo en estas células.

Por otra parte, en presencia de estres replicativo inducido por inhibidores de la replicación, o venenos de la topoisomerasa, como la camptotecina y el etopósido, la deficiencia de PrimPol genera un aumento fuerte y persistente de la señalización de ER, lo que conduce a un aumento de la inestabilidad genética, una característica distintiva de las células cancerosas. En conjunto, nuestros datos sugieren que PrimPol es una diana novedosa y relevante en el cáncer. Su deficiencia, ya sea debida a mutaciones inactivadoras específicas o al uso de inhibidores específicos, en combinación con otros agentes genotóxicos bien conocidos, conduciría a una elevada carga de estrés replicativo que causaría la muerte de las células tumorales por catástrofe replicativa. Así, otro objetivo de nuestra investigación es el análisis de la regulación de la PrimPol humana, y la caracterización de variantes cancerosas de la PrimPol humana con actividad alterada y deficiencia de primasa, que podrían tener un valor prognóstico en cáncer.

Desde una perspectiva biotecnológica, hemos desarrollado un cribado de alto rendimiento para obtener variantes de PrimPol con especificidad alterada, que podrían ser relevantes para un nuevo método de amplificación de ADN basado en PrimPol denominado TruePrime™, actualmente comercializado por Expedeon AG (actualmente 4BaseBio AG), para el diagnóstico del cáncer en biopsias líquidas.

Miembros del grupo

Luis Blanco Dávila

Lab.: 403 Ext.: 4685
lblanco(at)cbm.csic.es

María Isabel Martínez Jiménez

Lab.: 403 Ext.: 4686
maria_m(at)cbm.csic.es

Alejandra Jiménez Mejías

Lab.: 403 Ext.: 4686

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