Mechanisms that control the growth of cells in the presence of replication stress
- Autores: Ángela Monasor Pascual
- Directores de la Tesis: Óscar Fernández Capetillo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Serrano Marugán (presid.), Federico Gago Badenas (secret.), Ignacio Flores Hernández (voc.), David Santamaría Velilla (voc.), Ana María Zubiaga Elordieta (voc.)
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- Resumen
- español
El ADN está expuesto a muchos tipos de daño durante la vida de un organismo. La mayor parte de las lesiones son detectadas y reparadas sin llegar a comprometer la viabilidad celular. Sin embargo, ciertos tipos de daño pueden poner en peligro la integridad del genoma. Durante la replicación, por ejemplo, se pueden dar gran variedad de lesiones que darán lugar a lo que conocemos como estrés replicativo (López-Contreras and Fernandez-Capetillo 2010). Si la cantidad de daño excede unos determinados límites, se activarán programas de apoptosis o senescencia celular que pueden comprometer la capacidad regenerativa de los tejidos y derivar en patologías asociadas al envejecimiento. Así pues, mantener la integridad del genoma es fundamental para cada una de nuestras células. Sin embargo, a diferencia de otras proteínas y macromoléculas, no existe un recambio constante de ADN, lo que hace fundamentales la precisa detección, señalización y reparación de cualquier tipo de daño. Toda esta respuesta se denomina Respuesta al Daño en el ADN y está regulada por las kinasas como ATM y ATR (Harper and Elledge 2007). Estas proteínas comienzan una cascada de fosforilaciones que logra establecer diferentes puntos de control en el ciclo celular. Estos puntos de control permitirán reparar el daño en el ADN. El estrés replicativo es un tipo especial de daño que ha sido asociado al envejecimiento (Garinis and others 2008) y al cáncer (Hanahan and Weinberg 2011); y que es controlado por la kinasa ATR. En ratones, la reducción de los niveles de ATR en un modelo del síndrome de Seckel se traduce en un incremento de los niveles de estrés replicativo y envejecimiento acelerado (Murga and others 2009). Del mismo modo, los fibroblastos embrionarios derivados de este modelo murino acumulan estrés replicativo y entran en senescencia de forma prematura. En trabajos anteriores de este laboratorio se demostró que esta senescencia no es rescatada mediante la eliminación de p53. Sin embargo, en esta tesis doctoral probamos cómo la delección genética del locus INK4a/ARF logra rescatar por completo no sólo la senescencia prematura de los fibroblastos de Seckel, sino también la inducida por otras condiciones que generan estrés replicativo, como dosis bajas de hidroxiurea o inhibidores de ATR. Además, demostramos que una exposición constante a estrés replicativo induce la expresión de los productos del locus INK4a/ARF; lo que revela que este locus se comporta como un punto de control del estrés replicativo. En resumen, mediante el empleo de diferentes técnicas de biología molecular (Western Blot, Southern Blot, inmunofluorescencias¿), biología celular (infecciones, estudios de la proliferación y ciclo celular¿) y modelos animales, nuestros datos revelan un nuevo papel para el locus INK4a/ARF en la limitación de la expansión de células que sufren una exposición repetida al estrés replicativo. De este modo, logramos establecer un nuevo enlace entre el conocido supresor tumoral INK4a/ARF y el mantenimiento de la integridad genómica.
- English
During our lifetime, DNA encounters many kinds of damage, both from endogenous and exogenous origin. Most lesions are detected and repaired without compromising cell viability. However, there are special types of damage that can endanger genome integrity. During replication, for instance, a wide range of lesions can occur. The different types of damage that appear during DNA replication give rise to Replication Stress (RS). If the amount of damage is over a certain threshold, cells can activate apoptotic and/or senescence programs, which can compromise the regenerative ability of tissues and lead to ageing related pathologies. This way, the integrity of the genome is a crucial event in the life of every cell. Nevertheless, unlike proteins and other molecules, DNA is not replaced. Thus, proper detection of DNA damage, precise signaling and potent repair machineries are needed. The response that cells establish upon DNA damage is what we call the DNA Damage Response (DDR). Protein kinases such us ATM and ATR are the key activators of this transduction pathway. They start a phosphorylation cascade in order to establish the different cell cycle checkpoints, which will slow down the cell cycle, leaving time for DNA repair. Replication stress is a particular source of DNA damage that has been linked to cancer and ageing, and which is suppressed by the ATR kinase. In mice, reduced ATR levels in a model of the ATR-Seckel Syndrome lead to RS and accelerated ageing. Similarly, ATR-Seckel embryonic fibroblasts (MEF) accumulate RS and undergo cellular senescence. We previously showed that senescence of ATR-Seckel MEF cannot be rescued by p53-deletion. In this thesis work we show that the genetic ablation of the INK4a/ARF locus fully rescues senescence on ATR mutant MEF, but also that induced by other conditions that generate RS, such us low doses of HU or ATR inhibitors. In addition, we show that a persistent exposure to RS leads to increased levels of INK4a/ARF products, revealing that INK4a/ARF behaves as a bona fide RS- checkpoint. Our data revealed an unknown role for INK4a/ARF in limiting the expansion of cells suffering from persistent replication stress, linking this well-know tumor suppressor to the maintenance of genomic integrity.
- español
