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DNA double-strand break
repair-pathway choice in somatic
mammalian cells
Scully R, Panday A, Elango R, Willis NA. DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019;20(11):698-714. doi:10.1038/s41580-019-0152-0

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Sección 1: Introducción a los DBS: ¿por qué es importante saber que son?¿Cuáles son las formas de reparar los DBS?

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Sección 1: Introducción a los DBS: ¿por qué es importante saber que son?¿Cuáles son las formas de reparar los DBS?

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Los rompimientos de doble hebra (DBS), son daños del DNA, en los cuales la continuidad de esta molécula se ve interrumpida en ambas hebras. El tener dos extremos de ADN libres, genera mucha inestabilidad del genoma y sus estructuras, lo cual se ha asociado a múltiples enfermedades como el cáncer. Este tipo de daños representan un reto en su estudio, ya que involucran diferentes caminos en los que participan diversas enzimas en función de las características del rompimiento del ADN. Los DBS tienen prioridad en su reparación por parte de las células somáticas; y cuentan con dos caminos principales como: Uniones de finales no homólogos (NHEJ) y recombinación homóloga.

La primera vía es la más efectiva y autónoma, sin embargo, solo funciona para uniones de aproximadamente 4bp, por otro lado, la segunda une más bp pero toma de referencia una copia de ADN homólogo y es más intrincada. El NHEJ inicia con las proteínas Ku70-Ku80 abundantes en el núcleo y altamente afines a finales libres de ADN, las cuales acercan los extremos dañados del ADN en una sinapsis. Seguido a esto, vienen varias proteínas para formar el complejo sináptico de “corto rango” o “largo rango”, alineando los extremos para finalmente ligarlos.

Andrés Felipe Ramirez Enriquez

María Camila Matiz González

Referencias

Pok, S. (2013). Role of cyclin E in the pathogenesis of hepatocellular carcinoma. Tesis de doctorado. The Australian National University 10.13140/RG.2.2.19790.05447.

Scully, R., Panday, A., Elango, R., & Willis, N. A. (2019). DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nature reviews. Molecular cell biology, 20(11), 698–714. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0152-0

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Sección 2: Reparación de roturas de doble cadena (DSB) del ADN a través de la recombinación homóloga (HR).

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Sección 2: Reparación de roturas de doble cadena (DSB) del ADN a través de la recombinación homóloga (HR).

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La recombinación homóloga se limita a las fases S y G2 del ciclo celular e involucra la recombinación entre cromátidas hermanas.

El proceso comienza con la resección del extremo del ADN en el sitio de DSB, iniciada por el complejo MRN. MRE11 corta la hebra con extremo libre de 5' y extiende el corte hacia el extremo del ADN. Proteínas como CtIP y Ku70-Ku80, RPA y nucleosomas participan en este proceso de resección de corto alcance.

Este primer paso prepara el escenario y posteriormente permite una resección de "largo alcance" mediada por la exonucleasa 1, DNA2 y la helicasa BLM, siendo esta última la que desenrolla y degrada la hebra de 5'. Luego, los mediadores de la recombinación, como Rad52 o BRCA2, desplazan a RPA para cargar RAD51 para formar un filamento nucleoproteico que buscará la homología y apareamiento con una molécula de ADN dúplex complementaria. Si se produce suficiente apareamiento de bases, se forma un bucle de desplazamiento (D-loop). En seguida la ADN polimerasa extiende la hebra invasora usando la molécula donante de ADN como plantilla, completando así la reparación de DSB.

Proteínas como FANCM, BLM y RTEL1 pueden desmontar D-loops para limitar la extensión de la conversión génica. Este proceso garantiza la reparación precisa de DSB mediante HR y es esencial para mantener la estabilidad genómica y prevenir enfermedades como el cáncer.

Bibliografía:
-Scully, R., Panday, A., Elango, R., & Willis, N. A. (2019). DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 20(11), 698-714. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0152-0

-Filippo J S, Sung P, Klein H. Mechanism of Eukaryotic Homologous Recombination. Annual Review of Biochemistry, 2008, 77(1):229-257.

Integrantes:
Sergio Mora Ramírez
Laura Sofia Sandoval Medina
Edgar Mauricio Acero Galeón

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Sección 3: Vías de reparación de rupturas de doble hebra (DSB)

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Sección 3: Vías de reparación de rupturas de doble hebra (DSB)

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cNHEJ pathway

Los extremos de los DSB son unidos por la ADN ligasa,  no dependiente de secuencias de ADN homólogas.Reconocimiento y unión de Ku al ADN, unión de ADN-PKC, XRCC4- ADN ligasa 4, XLF y APLF, formando un complejo que crea  un puente entre los extremos del ADN. Activación PKcs-ADN. Preparación de extremos con la recombinasa Artemis.Unión de los extremos del ADN mediante el complejo ADN ligasa IV/XRCC4/XLF.

HR pathway
Es la resección al extremo del DNA debido a la MRN, EXO1 y la BLM, que generan ssDNA(1). Luego se desplaza Ku70-Ku80 y RPA se une a las salientes 3’. Este es reemplazado por RAD51, que genera D-loop, por la invasión entre la saliente 3’ y el cromosoma homólogo. Posteriormente una ADN Pol extiende la saliente 3’, y se genera una cruz Holliday(HJ).

Existen algunos tipos:

Vía principal (SDSA):

Es una vía sin formación de HJ y sin entrecruzamiento. Presenta invasión mediada por Rad-51 a un extremo de la hebra rota, mientras el otro extremo ayuda a terminar la HR recosiéndose con la hebra naciente.

Vía clásica (DSBR):

Implica formación de una unión doble Holliday (dHJ) que puede entrecruzarse. Adicionalmente, un mecanismo disuelve las dHJ no entrecruzadas.

Integrantes:
Karol Escobar

Rubén Guzmán

Sara Ramírez

Referencias
(1) Sung, P., & Klein, H. L. (2006). Mechanism of homologous recombination: mediators and helicases take on regulatory functions. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 7(10), 739-750. https://doi.org/10.1038/nrm2008

(2) McMahill, M., Sham, C. W., & Bishop, D. K. (2007). Synthesis-Dependent strand annealing in meiosis. PLOS Biology, 5(11), e299. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0050299

(3) Li, Xiaoling & Cao, Guanghui & Liu, Xiaokang & Tang, Tie-Shan & Guo, Caixia & Liu, Hongmei. (2022). Polymerases and DNA Repair in Neurons: Implications in Neuronal Survival and Neurodegenerative Diseases. Frontiers in Cellular Neuroscience. 16. 852002. 10.3389/fncel.2022.852002.

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Hace parte de la ruta independiente de la reparación de rompimiento de doble cadena vía RAD 51, se une a los dos extremos de los 3’ADN monocatenarios por recocido, eliminando la secuencia intermedia entre las repeticiones. Suele ser una ruta propensa al error ya que requiere la extirpación de una gran parte de ADN terminal y desplazamiento de la replicación de la proteína A (RPA) para que se complementen las secuencias homólogas. RAD 52 es necesaria para el recocido en una sola cadena para las levaduras, pero en mamíferos su uso es redundante.

Referencias
*Sena, Anthony. (2008). DNA double-strand break repair in the repetitive rDNA array in Saccharomyces cerevisiae. 10.13140/2.1.2203.9687.
*Omar G. (2017). Construcción de un sistema para determinar recombinación homóloga en trofozoítos de G. duodenalis.

Integrantes: Grupo 4
Alejandra Acevedo David
Andrey Yesid Mateus Ruiz
Jadith Sofia Riaño Jimenez

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Opera los extremos del  3’ADN monocatenario sin usar los factores de unión de extremos no homólogos (NHEJ). Este mecanismo confía en la microhomología en el punto de ruptura, diferenciándolo de NHEJ, por ello se conoce como  unión de extremos mediada por microhomología. En los metazoos, Pol θ, codificado por el gen POLQ se relaciona con la unión de extremos alternativo, esta Pol θ relacionada con una función helicasa para desplazar la replicación de la proteína A (RPA) de ADN monocatenario corto revelando microhomologias en sus extremos, mientras que la polimerasa estabiliza la unión de estos en el ADN.

Referencias
*Scully, R., Panday, A., Elango, R. et al. DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nat Rev Mol Cell Biol 20, 698–714 (2019). https://doi.org/10.1038/s41580-019-0152-0

*Omar G. (2017). Construcción de un sistema para determinar recombinación homóloga en trofozoítos de G. duodenalis.

Integrantes: Grupo 4
Alejandra Acevedo David
Andrey Yesid Mateus Ruiz
Jadith Sofia Riaño Jimenez

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Sección 5. Mecanismo de reparación de DSBs de un solo extremo: Break- induced replication (BIR)

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Sección 5. Mecanismo de reparación de DSBs de un solo extremo: Break- induced replication (BIR)

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Esta sesión aborda la replicación inducida por rotura (BIR) en levaduras y mamíferos. En la levadura, se produce por invasión de la cadena dependiente de RAD51, que puede copiar más de 100 kb del cromosoma donante. BIR también puede afectar a un cromosoma donante heterólogo, dando lugar a una translocación no recíproca. Adicionalmente, este proceso es altamente mutagénico debido a la síntesis conservadora de ADN a través de un mecanismo de burbuja migratoria, que genera extensos tramos de ssADN vulnerables a la mutación y el reordenamiento. En la levadura, BIR requiere los genes PIF1 y POL32. En mamíferos, FANCM, el complejo BLM-TOP3-RMI1-RMI2 y varios candidatos a homólogos de Srs2 pueden interrumpir bucles D in vitro. Sin embargo, las conversiones génicas mediadas por RAD51 inducidas por DSB más largas de las que se tiene constancia hasta la fecha son productos LTGC de menos de 10 kb, que son sustancialmente más cortos que los tramos BIR de más de 100 kb observados en levadura. Una literatura emergente sugiere que algunos procesos similares a BIR en células de mamíferos son independientes de RAD51.

Referencias

Saini, N., Ramakrishnan, S., Elango, R., Ayyar, S., Zhang, Y., Deem, A., Ira, G., Haber, J. E., Lobachev, K. S., & Malkova, A. (2013). Migrating bubble during break-induced replication drives conservative DNA synthesis. Nature, 502(7471), 389–392. https://doi.org/10.1038/nature12584

Angel Luis Casas
Ruby Catalina Rodríguez

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Árbol de decisiones para la recombinación homóloga en células somáticas.

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Sección 6. Formas de reparación en la doble cadena del ADN y la microhomología

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Sección 6. Formas de reparación en la doble cadena del ADN y la microhomología

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Esta sección aborda la complejidad de la reparación de roturas de doble cadena (DSB) en el ADN y cómo se selecciona la vía de reparación adecuada. Se describe el proceso de "microhomology-mediated template switching", que implica la sincronización de secuencias de homología cortas para reparar extremos de ADN de una sola hebra, lo que resulta en la formación de una terminal libre ssDNA 3’. Este proceso se asocia con puntos de rotura complejos en la reorganización cromosómica en enfermedades como el cáncer, donde se encuentran secuencias cortas (de unas pocas centenas de pares de bases) derivadas de diferentes loci dentro del punto de rotura, estos puntos de rotura pueden ser resultado de ciclos de"microhomology-mediated template switching"; también se menciona que puede estar asociado con situaciones de bloqueo en la replicación del ADN. En resumen se afirma que las terminales libres resultantes son lesiones de DNA que interactúan con loci de forma peligrosa.

Adicionalmente se presenta un árbol de decisiones para la reparación de DSB que ilustra la selección de vías de reparación de roturas de doble cadena (DSB) en el ADN, se menciona que las vías conservadoras como cNHEJ y HR son predominantes para DSB típicos, mientras que vías propensas a errores actúan oportunamente.

En cuanto a las decisiones para la recombinación homóloga (HR) en células somáticas, se destaca cómo la disponibilidad de una cromátida hermana favorece la reparación conservadora mediante HR, mientras que la falta de una cromátida hermana puede llevar a resultados replicativos propensos a errores. Se añade que la transición entre estos resultados no se comprende completamente y que las interacciones espurias pueden dar lugar a reordenamientos cromosómicos complejos, en general una célula busca maximizar la reparación conservativa y minimizar resultados que puedan causar errores, pero situaciones anormales como el cáncer pueden perturbar este balance de diferentes formas.

Referencias:

Scully, R., Panday, A., Elango, R. et al. DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nat Rev Mol Cell Biol 20, 698–714 (2019). https://doi.org/10.1038/s41580-019-0152-0

Piazza, A., Wright, W. D. & Heyer, W. D. Multi-invasions are recombination byproducts that induce chromosomal rearrangements. Cell 170, 760–773 (2017).

Zhang, C. Z., Leibowitz, M. L. & Pellman, D. Chromothripsis and beyond: rapid genome evolution from complex chromosomal rearrangements. Genes Dev. 27, 2513–2530 (2013).

Integrantes: Grupo 6

Daniela Ardila Parrado

Ana Paula Ramos Salazar

Daniel Felipe Romero Cuta

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Sección 7: Factores clave en la elección de la via de reparación

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Sección 7: Factores clave en la elección de la via de reparación

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La elección de la vía de reparación de doble hebra (DSB) es un proceso crucial para mantener la integridad genómica, y depende de varios factores claves que incluyen la estructura final del ADN y el factor tiempo.

En el primer factor mencionado, la estructura final del ADN, la NHEJ es más probable que se produzca cuando los extremos del ADN están limpios y no contienen colas de ADN monocatenario debido a que las Ku70-Ku80 se unen con más dificultad a las colas largas. Mientras que la recombinación homóloga (HR) se activa cuando los extremos del ADN están dañados o contienen colas de ADN monocatenario y se caracteriza porque el proceso es mediado por la RAD51.

El factor tiempo es otro determinante para la elección. El NHEJ es una vía de reparación rápida y eficiente, ideal para situaciones en las que se necesita una respuesta inmediata para preservar la estabilidad genómica. Se ha observado que la mayoría de DSB inducidas por la radiación se reparan rápidamente, lo que sugiere que el NHEJ es la primera opción en estos casos. Por otra parte, la HR es un proceso más lento y complejo que implica la búsqueda y la recombinación con una secuencia de ADN homóloga. Esto puede llevar más tiempo especialmente si la secuencia homóloga está alejada del sitio de rotura. Por lo tanto, el HR se activa cuando la precisión es más crítica que la velocidad.

Consecuencia de las bondades, características y eficiencia de la cNHEJ anteriormente mencionadas y la velocidad de sus proteínas se sugiere que esta es una vía predeterminada en los mamíferos.

Bibliografía: Scully, R., Panday, A., Elango, R., Wills, N. (2019) DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nat Rev Mol Cell Biol. DOI: 10.1038/s41580-019-0152-0

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Factores clave en la elección de la via de reparación

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Sección 8: Resección del extremo del ADN y elección de vía de reparación

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Sección 8: Resección del extremo del ADN y elección de vía de reparación

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Para anular la vía cNHEJ es necesario quitar el complejo Ku70-Ku80, por degradación (por ligasas de ubiquitina) o mediante resección del extremo del ADN. Este último mecanismo es importante para seleccionar la vía de reparación de roturas de doble hebra, y es un paso clave en la recombinación homóloga (RH).

La RH está regulada en el ciclo celular de varias formas:

Por fosforilación de objetivos RH mediada por CDK, que hace posible que el CtIP de inicio a la etapa de resección, y se una a BRCA1 (función reguladora en la resección).

La deleción del gen 53BP1 permite que se de la RH, pues en la reparación convencional, 53BP1 suprime la resección del ADN promoviendo la vía cNHEJ.

La expresión de los genes de RH se regula positivamente a medida que las células pasan de la fase G1 a S; se suprime el ensamblaje del complejo recombinasa (que ayuda en la resección) en G1, y en S la proteína supresora de resección se inactiva.

Las características de la cromatina en fase S también pueden favorecer la RH. El dominio repetido de anquirina de TONSL puede unirse a la histona H4K20, proporcionando un sitio de acoplamiento  para TONSL-MMS22L y para RAD51,  además de negar acceso de 53BP1 a la cromatina, impidiendo su actividad anti-BRCA1.

Referencias:

Scully, R., Panday, A., Elango, R. et al. DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nat Rev Mol Cell Biol 20, 698–714 (2019). https://doi.org/10.1038/s41580-019-0152-0

Baltanás. (2009) Estudio De La Preneurodegeneración y Neurodegeneración  De Las Células De Purkinje En Un Modelo De Ataxia Cerebelosa: El Ratón Mutante PCD -Tesis Doctoral.https://www.researchgate.net/publication/268360900_‌

Integrantes:

Laura Mojica Vacca

Yeymy Camila Gonzalez Benavides

Juanita Castellanos León

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Sección 9: El contexto de la cromatina en la selección de la vía de reparación

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Sección 9: El contexto de la cromatina en la selección de la vía de reparación

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Esta sección explora los mecanismos de respuesta y reparación de las roturas de doble hebra (DSB) del ADN en el contexto de la cromatina. Tras la aparición de DSBs, se desencadenan una serie de eventos, involucrando quinasas como ATM, ATR y la proteína quinasa dependiente del ADN, que modifican la histona H2AX, formando dominios de cromatina γ-H2AX. Estos dominios reclutan MDC1, creando estructuras multifuncionales que se extienden desde el DSB, desempeñando roles críticos en procesos como la recombinación de cambio de clase en células B y la señalización ATM.

El texto también destaca la influencia del contexto de cromatina en las vías de reparación de DSB, señalando que la heterocromatina favorece la reparación ATM-dependiente. El análisis de inmunoprecipitación de cromatina revela patrones de acumulación de proteínas, con XRCC4, RAD51, BRCA1 y PALB2 prefiriendo genes transcritos, lo que sugiere interacciones entre los complejos de reparación con complejos de transcripción o con modificaciones epigenéticas.

Además, se discute la coalescencia de los focos γ-H2AX y la movilidad regulada de los extremos del ADN en contextos de cromatina específicos, destacando la interacción entre la estructura de la cromatina y la elección de la vía de reparación de DSB.

Integrantes sección 9:
Natalia Garzón
Sebastián Tabares
César Moreno

Referencia:
Merighi, A., Gionchiglia, N., Granato, A. and Lossi, L. (2021) "The Phosphorylated Form of the Histone H2AX (γH2AX) in the Brain from Embryonic Life to Old Age". Molecules 26, no. 23: 7198. Disponible en: https://doi.org/10.3390/molecules26237198

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Sección 10: Reparación en Horquillas de Replicación Detenidas

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Sección 10: Reparación en Horquillas de Replicación Detenidas

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La Replicación bajo estas circunstancias supone nuevas dificultades para la maquinaria de reparación: Pues el replisoma se encuentra aún sobre el DNA, existen “Huecos” en la hebra rezagada y pueden haber “enredos” de dos hélices de doble hebra o Hemicaténos. Intentar sintetizar ADN en la hebra parental resultaría en la ruptura de la horquilla. Horquillas que se encuentran detenidas pero no se han roto Activa DDR que, asociado a ATR, desensambla el replisoma, extrayendo la helicasa con la ayuda de la ATPasa p97; tras la ubiquitilación de las helicasas en MCM, remodelación de la estructura del ADN y la activación de procesos asociados a Reparación Homóloga. Reanudar la replicación en una horquilla colapsada puede causar reversión de la misma, lo que conlleva a la formación de una estructura de “pata de gallina” por la remodelación de la horquilla, al dejar una de los fragmentos de la hebra rezagada separado de la hebra parental. RAD51 media el proceso de reversión de la Horquilla y se encuentra altamente inhibido por diversos reguladores, para confinar su actuar a los contextos correctos; adicionalmente, protege a las hebras nacientes de la degradación al encontrarse en una horquilla de replicación detenida.

Reparación conservadora

Estudios en huevos de Xenopus laevis sobre la reparación de enlaces cruzados (ICL) han dado datos sobre cómo ocurre la reparación  de horquillas, en esta la ICL une las cadenas de DNA y establece un bloqueo. La reparación inicia luego de detener la bifurcación, al llegar las horquillas se corta una de las dos y se procesan nucleótidos para realizar recombinación homóloga, para esto se hace oportuno que las ICL se corten mediante Double Strand Break (DSB) aunque no es necesario en todos los casos.

Juan Sebastian Jiménez
Yasir Ricardo Sierra
Juan Diego Peña

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Sección 11: El RAD51 es una proteína que responde tempranamente cuando se detiene la replicación del ADN en una horquilla de replicación. 

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Sección 11: El RAD51 es una proteína que responde tempranamente cuando se detiene la replicación del ADN en una horquilla de replicación. 

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¿Por qué la recombinación homóloga inducida se diferencia de la de rotura de doble cadena?
En células de mamíferos, las respuestas de la recombinación homóloga (HR) a la detención específica de horquillas de replicación se han estudiado en plásmidos episomales. Estos plásmidos contienen enlaces cruzados intercadena (ICL) y mediante el uso de una barrera de horquilla de replicación (RFB) que consta del sitio de unión de la proteína Tus unida a una serie de seis sitios ter (terminales de replicación) insertados cromosómicamente. En este contexto, la RFB Tus-ter provoca una detención bidireccional de las horquillas de replicación. Además, es una vía no cruzada que genera principalmente conversiones génicas de corto trayecto mediadas por la vía canónica de Fanconi-BRCA-RAD51. Esto sugiere que la HR conservativa en horquillas de replicación detenidas en mamíferos está mediada por el mecanismo de SDSA (single-strand annealing).

La HR inducida por RFB Tus-ter no se ve afectada por el estado de los genes cNHEJ Ku70 y Xrcc4, lo que sugiere diferencias en el mecanismo de SDSA porque los genes aquí no compiten para llevar a cabo la HR. Se realizaron estudios sobre interacciones genéticas entre HR y cNHEJ en horquillas de replicación detenidas, lo que ha permitido explicar que RAD51 se recluta en las RFB Tus-ter, lo que sugiere que las estructuras de ADN no son roturas de doble cadena convencionales, como se observa en el caso de DSB, sino que tienen un patrón distintivo y se cree que están relacionadas con ICL y otros daños en el ADN.

Integrantes del grupo:
Pablo Arenas
Santiago Santos
Valentina Rojas

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Sección 12. RAD51 es un respondedor temprano en bifurcaciones de replicación estancadas

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Sección 12. RAD51 es un respondedor temprano en bifurcaciones de replicación estancadas

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Los primeros pasos del procesamiento de horquillas de replicación detenidas para la recombinación homóloga (HR) conservadora implican:

1. La detención de la horquilla bidireccional

2. La resección de las hebras rezagadas nacientes

3. El desmontaje del replisoma (también denominado colapso de la horquilla)

4. La inversión de una de las dos horquillas de replicación colapsadas.

RAD51 funciona como respondedor temprano en el procesamiento de las horquillas estancadas, dado a que actúa antes del rompimiento de la doble hebra, mediante la inversión de la horquilla. Así, remodela los `espacios de hebra hija' de la hebra rezagada en una estructura de 'pata de pollo' que contiene una larga cola de ADN monocatenaria de 3' formada por la hebra la hija principal desplazada.

La combinación de ADN monocatenario estructurado genera un entorno a favor de la resección (corte) y una carga eficiente de RAD51 mediada por BRCA puede hacer que los extremos del ADN en las horquillas estancadas sean sustratos pobres para el reconocimiento por parte de Ku70-Ku80, canalizando así la reparación hacia la recombinación homóloga.

Un segundo paso de carga de RAD51 prepara los extremos del ADN liberado para la recombinación homóloga.

Cuando las horquillas de replicación se atascan, los espacios en la hebra retrasada pueden permanecer más tiempo de lo habitual. Estas brechas persistentes podrían permitir que RAD51 aparezca temprano, antes de que se produzcan roturas en el ADN.

Si la copia de las hebras adelantada y rezagada se desacopla, RAD51 también podría cargarse en los espacios en la hebra principal.

Una gran cantidad de BRCA1 y BRCA2 en las horquillas paradas garantiza que RAD51 se cargue de manera eficiente. RAD51 actúa rápidamente en las bifurcaciones caladas, algo así como lo hace Ku en las roturas de doble cadena.

Son necesarios los DSG (espacios de cadena hija) de cadena retrasada para proporcionar una plataforma que facilita el reclutamiento de RAD51 como un paso muy temprano del procesamiento de la bifurcación estancada, antes de la formación de un extremo de ADN

La aparición temprana de RAD51 evita que la unión de extremos clásica no homóloga (cNHEJ) funcione en horquillas caladas. RAD51, que ayuda a revertir la horquilla, crea una cola larga de 3' que Ku70/80 no puede unir bien, por lo que cNHEJ no ve los primeros pasos de la reparación de la horquilla.

La reparación de la horquilla puede necesitar cargar RAD51 dos veces: primero en el espacio y luego en la cola de 3' después del procesamiento de la horquilla.

Quedan preguntas importantes sobre las asimetrías en cómo se procesan las horquillas para SDSA, como por ejemplo ¿cómo la vía FA elige una cromátida hermana para cortar? y ¿cómo la asimetría de inversión de la horquilla se relaciona con la asimetría del procesamiento final en SDSA?

Referencias:

Scully, R., Panday, A., Elango, R. et al. DNA double-strand break repair-pathway choice in somatic mammalian cells. Nat Rev Mol Cell Biol 20, 698–714 (2019). https://doi.org/10.1038/s41580-019-0152-0

Integrantes:
Gabriel Galeano
Sebastian Amado
Natalia Sierra Martínez

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Sección 13: Reparación y reinicio de horquillas propensas a errores.

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Sección 13: Reparación y reinicio de horquillas propensas a errores.

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La reparación de las horquillas propensas a errores a su vez pueden generar otra clase de errores, los cuales están influenciados por factores como:

- Formación de extremos de ADN solitarios: En un estudio de reordenamiento en un Tus-ter RFB (Secuencia de ADN que se une a la proteína Tus y detienen la horquilla de replicación) se insertaron secuencias de translocación de alto rendimiento en todo el genoma, para identificar los extremos de ADN que forman translocaciones. Se encontró que las lesiones de ADN competentes para la translocación eran principalmente extremos de ADN solitarios; una posible explicación es que estos, en comparación con los extremos SDSA se encuentran “desprotegidos” y por tanto son  propensos a la translocación.

- El tiempo: En S. pombe la RTS1 protege a la horquilla estancada por aproximadamente 10 min luego de que ocurre la parada; y el reinicio anormal de la horquilla se da después de aproximadamente 60 min. De manera similar en las células de los mamíferos, RAD 51 protege a las horquillas estancadas durante un tiempo limitado, durante ese tiempo se activa el replisoma. Por otro lado, la degradación desregulada de hebras mutantes de BCRA (proteínas asociadas al cáncer de mama) mediada por MRE11 ocurre después de aproximadamente 30 min de tratamiento con hidroxiurea un agente quimioterapéutico, pero se manifiesta completamente solo después de 5 horas.

Referencias: Renodon-Cornire A, Weigel P, Le M, et al. (2013) Nuevos enfoques terapéuticos potenciales dirigidos a la recombinación homóloga dependiente de Rad51. Nuevas direcciones de investigación en reparación del ADN. En tecnología. DOI: 10.5772/53973.

Integrantes:
Geisa Faerito
Edisson Robles
Ingry Pérez

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Sección 14: Reinicio de la horquilla de replicación en bacterias, eucariotas y cáncer

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Sección 14: Reinicio de la horquilla de replicación en bacterias, eucariotas y cáncer

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En bacterias, la invasion de la cromátida hermana por RecA y la reconstitución del replisoma por PriA permiten reiniciar la sintesis de ADN semiconservativa. En eucariotas no se a identificado una actividad de recarga de replisoma similar a PriA, el reinicio de horquillas colapsada o rotas puede ser propenso a errorer.
En S. pombe, las horquillas detenidas en un sitio especifico involucran la recombinación homologa conservativa y la propensa a errores, el reinicio de horquilla puede ser mediado por Rad22 , pero las horquillas reiniciadas son inestables y propensas a reorganizacion, se ha propuesto un papel para RAD52 en el reiniciio de horquillas de replicación colapsadas en mamiferos.
En células mutantes de BRCA1, se observa la formación de duplicaciones, debido al reinicio aberrante de horquillas detenidas, proteínas como FANCM y BLM suprimen específicamente la formación de duplicaciones en células mutantes de BRCA1 al retrasar la recombinación de una sola hebra, la formación de duplicaciones en celulas mutadas de BRCA1 es completada por la NHEJ conservativa, que une el segmento de ADN sintetizado después del reinicio de la horquilla con el ADN replicado por la horquilla opuesta convergente.
En células normales, la recombinación de una sola hebra compite con la unión de extremos y contrarresta la formación de duplicaciones en horquillas reiniciadas de manera no normal.

Conclusiones
los conocimiento de los árboles de decisión para la reparación de roturas de doble hebra en mamíferos está bien establecido, algunos de los determinantes clave de la elección de la vía de reparación en horquillas de replicación mamíferas detenidas apenas comienzan a aclararse, Los mecanismos que regulan la remodelación de las horquillas detenidas aún deben comprenderse completamente en células mamíferas.

Referencias:
Heller RC, Marians KJ. Replisome assembly and the direct restart of stalled replication forks. Nat Rev Mol Cell Biol. 2006 Dec;7(12):932-43. doi: 10.1038/nrm2058. Epub 2006 Nov 8. PMID: 17139333.

Integrantes:
Daniel Franco
Edwar Aparicio