Biología estructural de la reparación de roturas de doble cadena en el ADN

Resumen

Las roturas de doble cadena en el ADN (DSB, del inglés "Double strand DNA breaks") constituyen una de las mayores amenazas para la viabilidad celular. El principal mecanismo para reparar este tipo de roturas en eucariotas superiores corresponde al pr oceso denominado "de unión de extremos no homólogos" (NHEJ, del inglés "Non-homologous end-joining"), y consiste en la ligación directa de los extremos generados tras la rotura sin necesidad de un molde. Los componentes que participan en este sistema de reparación juegan un papel clave en el mantenimiento de la estabilidad genómica. Además intervienen en la resolución de DSB que aparecen de manera programada en determinados procesos biológicos tales como la recombinación V(D)J. Durante la repara ción por NHEJ el heterodímero Ku se une a los extremos generados tras la rotura y recluta a la subunidad catalítica de la quinasa dependiente de ADN (DNA-PKcs, del inglés "DNA dependent protein kinase catalytic subunit") al sitio de rotura. El comple jo DNA-PKcs:Ku ensamblado en el extremo del ADN actúa entonces a modo de andamio proporcionando soporte y reclutando al resto de actividades enzimáticas que intervienen en el proceso de reparación. Además la interacción entre dos complejos DNA-PKcs:K u:ADN puede crear un complejo sináptico que mantiene los extremos de ADN juntos evitando así su difusión. Algunas DSB requieren del procesamiento de los extremos generados tras la rotura antes de que tenga lugar la etapa final de ligación. La nucleas a Artemis junto con DNA-PKcs serían las proteínas encargadas de realizar este procesamiento. Además se ha propuesto que el complejo DNA-PKcs:Artemis podría llevar a cabo la apertura de las horquillas características de los extremos codificantes duran te la recombinación V(D)J. El objetivo de mi tesis doctoral consiste en la determinación estructural de complejos macromoleculares implicados en la reparación de DSB por NHEJ. Para llevar a cabo este análisis he utilizado técnicas estructurales basa das en la combinación de microscopía electrónica de transmisión y análisis de partículas individuales. Concretamente he resuelto la estructura del heterodímero Ku humano completo libre y unido a ADN. Estas estructuras han proporcionado un modelo estructural que explica los cambios conformacionales que tienen lugar en Ku al reconocer los extremos del ADN y sus implicaciones funcionales. También he determinado la estructura de DNA-PKcs que, junto con experimentos adicionales, han permitido propone...