Investigación
Replication intermediates visualised by Transmission Electron Microscopy (TEM). Upon DNA synthesis problems replication forks can stall. Exonucleolytic resection of nascent DNA strands by Polɛ can generate single stranded DNA gaps (gapped forks) which destabilise replication forks priming genome instability. Checkpoint kinases curb exnonucleolisys by Polɛ protecting fork integrity.
04 May 2021
Revelado el mecanismo por el cual las quinasas de "checkpoint" contienen la actividad exonucleasa de la ADN polimerasa ɛ para preservar la integridad de la horquilla de replicación
Un nuevo trabajo liderado por el Dr. Rodrigo Bermejo y su grupo en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, y publicado en la revista Molecular Cell, revela el mecanismo por el cual las quinasas del checkpoint (punto de control) de la replicación pasan la polimerasa de la hebra líder Polɛ a un modo seguro frente a la actividad exonucleasa que evita el colapso de la horquilla de replicación.
La ADN polimerasa ɛ (Polɛ) es una de las dos replicasas principales que llevan a cabo la replicación del genoma nuclear. Polɛ lleva a cabo una síntesis precisa de las cadenas de ADN gracias a su actividad exonucleasa que elimina errores evitando mutaciones. No obstante, las actividades polimerasa y exonucleasa están balanceadas, por el reparto de las hebras nacientes de ADN entre los diferentes sitios catalíticos, produciéndose la resección de las mismas cuando la síntesis se ve detenida.
In vivo, problemas durante la síntesis de ADN activan las quinasas del punto de control de la replicación, que actúan para preservar la integridad funcional de las horquillas de replicación. El estudio, resultado de una colaboración internacional, ha demostrado que la fosforilación por estas quinasas de un residuo clave en el sitio catalítico de Polɛ frena la transferencia de las hebras nacientes al sitio activo exonucleasa evitando su degradación cuando se estanca la síntesis.
Los hallazgos presentados en este trabajo por Pellicano y col. revelan que las quinasas del punto de control establecen un modo seguro para la actividad exonucleasa de Polɛ que previene la degradación de la hebra naciente y estabiliza las horquillas de replicación estancadas. Además, el mecanismo tiene implicaciones para las diversas funciones de Polɛ en el mantenimiento de la integridad del genoma.
Referencia: Checkpoint-mediated DNA polymerase ɛ exonuclease activity curbing counteracts resection-driven fork collapse. Grazia Pellicano, Mohammed Al Mamun, Dolores Jurado-Santiago, Sara Villa-Hernández, Xingyu Yin, Michele Giannattasio, Michael C. Lanz, Marcus B. Smolka, Joseph Yeeles, Katsuhiko Shirahige, Miguel García-Díaz, Rodrigo Bermejo. Molecular Cell (2021) https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.04.006