ciencias de la vida

egiones de los cromosomas eucarióticos
son igual de susceptibles a
problemas durante la replicación,
como demuestra la existencia de
sitios frágiles comunes, definidos
como regiones que tienden a acumular
constricciones y roturas de doble
cadena.
A pesar de su importancia tanto
desde una perspectiva biomédica,
poco sabemos acerca de por qué se
bloquean y colapsan las horquillas
de replicación, y por qué tienden a
hacerlo en sitios concretos. Durante
los últimos años José Félix Prado
Velasco, investigador de Cabimer,
ha estudiado y descrito diferentes
aspectos del metabolismo del ADN
responsables de la inestabilidad de
las horquillas replicativas, tales
como la transcripción y el ensamblaje
en cromatina del ADN replicado.
“Aprovechando la experiencia
acumulada, pretendemos abordar
en este proyecto la segunda cuestión,
analizando directamente los sitios
frágiles comunes en un organismo
modelo óptimo para el estudio de
mecanismos moleculares.
Los sitios frágiles comunes se corresponden
con largas regiones del
genoma, y su número varía entre 20
y 80 en células humanas dependiendo
del estrés replicativo, con algunos
sitios, como FRA3B, particularmente
sensibles. Una característica
esencial de los sitios frágiles comunes
es su inestabilidad genética en
condiciones de estrés replicativo,
estando asociados preferentemente
a intercambios entre cromátidas
hermanas, deleciones y translocaciones,
además de ser puntos calientes
de integración de virus de ADN”,
sugiere Prado Velasco.
A diferencia de lo que ocurre en
las células normales, los sitios frágiles
son muy inestables en las células
tumorales, lo que sugiere la existencia
de problemas replicativos que se
amplifican en los sitios frágiles.
Además, en numerosos casos estos
sitios caen dentro de genes supresores
de tumores que quedan
inactivados por las numerosas reordenaciones
genómicas que sufre el
sitio frágil, sugiriendo que la inestabilidad
genética asociada a los sitios
frágiles comunes puede ser un
elemento causativo en los procesos
tumorales. Dos estudios recientes
con diferentes tumores premalignos
han mostrado que el desarrollo del
cáncer en sus etapas más tempranas
está asociado a la activación
del checkpoint de daños en el DNA
(ATR y ATM) y a desequilibrios alélicos
por pérdida de heterocigosis en
sitios frágiles comunes, entre ellos
FRA3B, sugiriendo que las lesiones
precancerosas pueden estar asociadas
a estrés replicativo. “Se ha
observado recientemente que la ausencia
de la proteína de checkpoint
replicativo ATR -implicada en la detección,
estabilización y reiniciación
de horquillas replicativas bloqueadas-
conduce a la expresión de los
sitios frágiles comunes en ausencia
de estrés replicativo”, sugiere.
S. cerevisiae es uno
de los modelos más
adecuados para el estudio
de problemas biológicos.
Es un sistema eucariota,
con una complejidad sólo
ligeramente superior a la
de la bacteria pero que
comparte con ella muchas
de sus ventajas técnicas.
Otra característica importante de
los sitios frágiles comunes es que
son regiones de replicación tardía,
característica que se acentúa en situaciones
que inhiben parcialmente
la replicación.
En conjunto, estos datos han llevado
a proponer que los sitios frágiles
comunes presentan dificultades al
avance de la replicación -que aumentan
en condiciones de estrés replicativo-
lo que hace que sean más
dependientes de las maquinarias
de checkpoint replicativo y que se
repliquen tardíamente. De acuerdo
con este modelo las horquillas podrían
en algunas ocasiones escapar
al control del checkpoint generando
zonas sin replicar (constricciones)
que podrían colapsar generando
DSBs. Un procesamiento defectuoso
de las horquillas bloqueadas durante
la reparación y rescate de las
horquillas, sobre todo en mutantes
de checkpoint y reparación, daría
lugar a la inestabilidad genética
asociada a la expresión de los sitios
frágiles.
El análisis de los sitios frágiles
clonados no ha aportado mucha información
acerca de cual es la causa
de este hipotético bloqueo de las
horquillas replicativas. Salvo un
alto contenido en adenina y citosina
y una mayor flexibilidad teórica, el
análisis de las secuencias de DNA
no ha revelado elementos comunes.
El análisis de la cromatina de dos
regiones que acumulan puntos de
rotura en FRA3B muestran un posicionamiento
nucleosómico, pero
se desconoce si esta característica
es general y si tiene relevancia en la
expresión de los sitios frágiles.
Estos estudios son difíciles por
el tamaño de los sitios frágiles y
el hecho de que existan diferentes
fragmentos a lo largo de ellos que
acumulan puntos de reordenamiento,
como se ha visto en FRA3B. Si se
sabe al menos que la recombinación
homóloga (HR) y la unión de extremos
no homólogos (NHEJ) participan
en el procesamiento de las roturas
generadas en los sitios frágiles.
Así, el grupo de Prado Velasco ha
iniciado el Proyecto de Excelencia
Estudio de sitios frágiles comunes en
Saccharomyces cerevisiae para buscar
sitios frágiles comunes mediante
abordajes genómicos y genéticos
bajo diferentes condiciones de estrés
replicativo.
El objetivo es definir la importancia
de diferentes aspectos de la replicación
en la expresión de los sitios
frágiles comunes. “Buscaremos en
aquellos sitios frágiles comunes en
el genoma de S. cerevisiae, de secuencias
responsables de la expresión
del sitio frágil común humano
FRA3B; por otro lado, realizaremos
una caracterización genética y molecular
de sitios frágiles comunes,
con el objetivo de determinar los
aspectos más relevantes de la inestabilidad
asociada a estos sitios”,
concluye.
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