Contribution of histone modifications to double-strand break repair and aging

El mantenimiento de la integridad del DNA es fundamental para evitar la aparición de mutaciones. Entre los diferentes tipos de daños en el DNA a los que la célula debe enfrentarse, destacan las roturas de la doble cadena del DNA (DSBs). La regulación de la respuesta al daño depende en gran medida de...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: González Bermúdez, Lourdes
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2019
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/669351
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/669351
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Qualitat
Radiologia
Normas ISO 9001:2000
Ciències Experimentals
576
Descripción
Sumario:El mantenimiento de la integridad del DNA es fundamental para evitar la aparición de mutaciones. Entre los diferentes tipos de daños en el DNA a los que la célula debe enfrentarse, destacan las roturas de la doble cadena del DNA (DSBs). La regulación de la respuesta al daño depende en gran medida del estado de la cromatina. En este sentido resultan de especial interés la oxidación de la histona 3 en la lisina 4 (H3K4ox) y la acetilación de la histona 4 en la lisina 16 (H4K16Ac). H3K4ox se ha relacionado recientemente con la señalización de la respuesta al daño. Por otro lado, la deacetilación de H4K16 es necesaria para el reclutamiento de 53BP1 a los DSBs. Además, se han descrito cambios en los niveles de H4K16Ac durante el envejecimiento y la senescencia. Considerando que los DSBs se acumulan con la edad, nos propusimos estudiar cómo los cambios de estas marcas durante el envejecimiento podrían contribuir a la reparación de DSBs. A pesar de la relación entre H3K4ox y la condensación de la cromatina, se observó un descenso de los niveles globales de H3K4ox tras la inducción de senescencia por oncogenes (OIS) en fibroblastos BJ y durante el envejecimiento in vitro de fibroblastos humanos (HDFs). Asimismo, se determinó un descenso en la expresión de ambas oxidasas LOXL2 y LOXL1 en OIS y una disminución de LOXL1 en HDFs envejecidos. Aunque los niveles globales de H3K4ox disminuyeron en OIS, el análisis de H3K4ox en los foci de heterocromatina asociados a la senescencia (SAHF) mostró un aumento de los niveles de oxidación en estas regiones cromatínicas específicas. Los fibroblastos senescentes y los HDFs envejecidos in vitro mostraron también unos niveles de H4K16Ac más bajos que los de sus respectivas células control. Además, los bajos niveles de H4K16Ac respondían a un incremento en la expresión de las sirtuinas en OIS y a una reducción de la expresión de MOF durante el envejecimiento in vitro. A continuación, se investigó cómo los cambios de H4K16Ac asociados al envejecimiento podrían afectar al reclutamiento de 53BP1 a los DSBs. Para ello se analizó la colocalización entre 53BP1 y γH2AX y los niveles de H4K16Ac en HDFs jóvenes y envejecidos in vitro antes y después de la inducción de DSBs. En células no tratadas, el envejecimiento in vitro se correlacionó con una disminución de los niveles de H4K16Ac y con un menor reclutamiento de 53BP1 a los DSBs basales. Sin embargo, tras la inducción de DSBs, los niveles de H4K16Ac se redujeron ligeramente en los HDFs de pases tempranos y aumentaron en HDFs de pases más tardíos. El reclutamiento de 53BP1 siguió una tendencia similar a la descrita para H4K16Ac. Por lo tanto, tras la inducción de DSBs, H4K16Ac alcanzó un nivel estable, relacionado con un adecuado reclutamiento de 53BP1. Confirmando esta hipótesis, la hiperacetilación mediada por nicotinamida y tricostatina A no mejoró el reclutamiento de 53BP1. Además, la hipoacetilación de H4K16 mediante el silenciamiento de MOF se tradujo en una disminución de la colocalización entre 53BP1 y γH2AX. Nuestros resultados señalan a H3K4ox como una marca epigenética asociada al envejecimiento especialmente relevante en senescencia. Además, describimos que, tras la inducción de DSBs, H4K16Ac alcanza unos niveles concretos, necesarios para el reclutamiento de 53BP1 a los DSBs. Las células jóvenes alcanzan este nivel rápidamente disminuyendo sus niveles basales de acetilación. Sin embargo, la consecución de dicho nivel puede verse dificultada en células envejecidas, ya que parten de niveles basales de H4K16Ac considerablemente inferiores. Por lo tanto, H4K16Ac se erige como una marca clave en la regulación de la reparación de los DSBs durante el envejecimiento.

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