La inducción de E2F1 y E2F2 en respuesta al daño al ADN preserva la estabilidad genómica en células neuronales

• Autores: Castillo, Daniela Susana
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pregi, Nicolás
• Materia: CELULAS NEURONALES; ESTABILIDAD GENOMICA; FACTOR DE TRANSCRIPCION E2F; REPARACION DEL ADN; RESPUESTA AL DAÑO AL ADN; NEURONAL CELLS; GENOMIC STABILITY; E2F TRANSCRIPTION FACTOR; DNA REPAIR; DNA DAMAGE RESPONSE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Agentes genotóxicos endógenos y exógenos amenazan continuamente la integridad dela estructura molecular del ADN. Dentro del sistema nervioso, respuestas apropiadasal daño al ADN son requeridas para mantener la homeostasis celular y prevenirenfermedades. Dado que las neuronas maduras son células post-mitóticas altamentediferenciadas que no pueden ser reemplazadas –en su gran mayoría– en caso detrauma o enfermedad, las mismas han seleccionado mecanismos para defender laintegridad de su genoma, por ende asegurando su longevidad y funcionalidad de caraa dichas amenazas. Defectos en la respuesta al daño al ADN en células neuronalesestán comúnmente asociados a neurodegeneración. La identificación de factoresneuroprotectores y de supervivencia neuronal es clave para la comprensión de laprogresión de desórdenes neurodegenerativos y para el establecimiento de terapiaspara menguar las consecuencias neurológicas de tales enfermedades. La familia de factores de transcripción E2F fue originalmente involucrada en eldesempeño de un rol crítico en el control del ciclo celular. Evidencias han dejado enclaro que –dado a su plasticidad funcional– estos factores participan en la regulaciónde una plétora de procesos biológicos, que incluyen la respuesta celular al daño al ADN. El principal objetivo de este trabajo consistió en estudiar la participación de losmiembros de la familia de factores de transcripción E2F en el mantenimiento de laintegridad genómica en células neuronales, y evaluar su potencial papel como factoresneuroprotectores. En esta tesis se demostró que E2F1 y E2F2, el último específicamente en célulasneuronales, son inducidos transcripcionalmente en respuesta al daño al ADN. Estemecanismo novedoso, el cual es común a la respuesta a diversos agentes genotóxicos yel cual se encuentra conservado en distintas especies, contribuye al incremento de losniveles proteicos de E2F1 y E2F2 como consecuencia de síntesis proteica de novo. Asimismo, se observó que E2F2 es estabilizado tempranamente por un mecanismopost-traduccional luego de injuria genotóxica al igual que fue reportado previamentepara E2F1. Por lo tanto, existen dos mecanismos consecutivos en el tiempo queconducen al aumento de E2F1 y E2F2 luego de daño al ADN: la estabilización proteicapor modificaciones post-traduccionales de la proteína E2F ya sintetizada, seguida de lainducción transcripcional del gen E2F y la consecuente síntesis proteica de novo. De estamanera, los factores E2F1 y E2F2 inducidos por daño al ADN contribuyen almantenimiento de la integridad genómica y a la resistencia a la injuria genotóxica alpromover la reparación del ADN, conllevando a una reducida respuesta apoptótica y auna incrementada supervivencia celular. Dichas respuestas las llevan a cabo al ejercerdos papeles diferentes. Primero, mediante un rol transcripcional que implica laexpresión de genes que favorecen la supervivencia en respuesta al daño al ADN. Segundo, a través de un rol no-transcripcional, localizándose en sitios de lesión al ADN y promoviendo el reclutamiento de factores de reparación y proteínasremodeladoras de la cromatina. En resumen, las evidencias presentadas en este trabajo establecen a E2F1 y E2F2 comofactores neuroprotectores implicados en el mantenimiento de la estabilidad genómicaen células neuronales en respuesta a injuria genotóxica. Es importante enfatizar que sedemostró por primera vez que E2F2 es inducido por estrés genotóxico y que cumple unrol crítico en la respuesta al daño al ADN.
Endogenous and exogenous genotoxic agents continuously threat the integrity of themolecular structure of DNA. Within the nervous system, appropriate responses to DNA damage are required to maintain cellular homeostasis and prevent disease. Sincemature neurons are highly differentiated post-mitotic cells that cannot entirely bereplaced after disease or trauma, they have evolved mechanisms to defend theirgenome integrity, hence ensuring their longevity and functionality in the face of thesethreats. Defects in the DNA damage response in neurons are commonly associated toneurodegeneration. The identification of neuroprotective and prosurvival factors is keyto the understanding of neurodegenerative disorders progression and theestablishment of therapies to ameliorate the neurological consequences of thesediseases. The E2F family of transcription factors was originally described to play a pivotal role incell cycle control. It has become clear that –due to their functional plasticity– theyparticipate in the regulation of a plethora of biological processes, including the cellularresponse to DNA damage. The main aim of the present study consisted in studying theparticipation of the members of the E2F family of transcripction factors in themaintenance of genomic integrity in neuronal cells, and to evaluate their potential roleas neuroprotective factors. In this thesis it was shown that E2F1 and E2F2, the latter specifically in neuronal cells,are transcriptionally induced in response to DNA damage. This novel mechanism,which is general to the response to different genotoxic agents and is conservedamongst diverse species, leads to increased E2F1 and E2F2 protein levels as aconsequence of de novo protein synthesis. Besides, it was demonstrated that E2F2 isearly stabilized by a posttranslational mechanism upon genotoxic injury as it waspreviously reported for E2F1. Therefore, there are two consecutive mechanisms thatlead to the upregulation of E2F1 and E2F2 following DNA damage: theposttranslational modifications of the already synthesized E2F and consequent proteinstabilization, followed by E2F transcriptional gene induction and de novo proteinsynthesis. The resulting E2F1 and E2F2 act to promote DNA repair, leading to areduced apoptotic response and an increased cell survival capability, therebyconferring resistance to genotoxic insult and cooperating in the maintenance of thegenome integrity. These responses are performed by E2F1 and E2F2 through twodifferent roles. First, a transcriptional function involving the expression of prosurvivalgenes in response to DNA damage. Second, a nontranscriptional role in which these E2Fs localize to sites of DNA lesion upon genotoxic stress, and promote therecruitment of DNA repair factors and chromatin modifying enzymes. In summary, the evidence presented in this work establishes E2F1 and E2F2 asneuroprotective factors implicated in the maintenance of genomic stability in neuronalcells in response to genotoxic injury. It should be emphasized that it was shown for thefirst time that E2F2 is upregulated following genotoxic stress and plays a critical role inthe DNA damage response.
Fil: Castillo, Daniela Susana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.