Estudio sobre la respuesta transcripcional al daño al ADN y el rol del sistema NER y la proteína quinasa ATR

Muñoz, Juan Cristóbal

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Título:	Estudio sobre la respuesta transcripcional al daño al ADN y el rol del sistema NER y la proteína quinasa ATR
Título alternativo:	Study on the transcriptional response to DNA damage and the role of the NER system and ATR kinase
Autor:	Muñoz, Juan Cristóbal
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Lugar de trabajo:	Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE)
Publicación en la Web:	2026-06-02
Fecha de defensa:	2025-04-22
Fecha en portada:	22 de Abril de 2025
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Departamento Docente:	Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular
Director:	Muñoz, Manuel Javier
Consejero:	Srebrow, Anabella
Jurado:	Gottifredi, Vanesa M.; Colman Lerner, Alejandro Ariel; Carcagno, Abel Luis
Idioma:	Español
Palabras clave:	TRANSCRIPCION; RNAPII; DAÑO AL ADN; NER; ATR; COMPLEJO MEDIADORTRANSCRIPTION; RNAPII; DNA DAMAGE; NER; ATR; MEDIATOR COMPLEX
Formato:	PDF
Handle:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7734_Munoz
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7734_Munoz.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7734_Munoz
Ubicación:	BIO 007734
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Muñoz, Juan Cristóbal. (2025). Estudio sobre la respuesta transcripcional al daño al ADN y el rol del sistema NER y la proteína quinasa ATR. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7734_Munoz

Resumen:

La transcripción es un proceso altamente regulado cuya correcta progresión es crucial para la vida. En humanos, la ARN Polimerasa II (RNAPII) sintetiza tanto ARN mensajeros como diversos ARN no codificantes, y tiene un rol central en la transcripción. En respuesta al daño al ADN se producen cambios globales en la transcripción que implican una reducción generalizada de la síntesis de ARN, así como la inducción de un programa transcripcional específico de respuesta al daño. En esta tesis doctoral nos propusimos investigar los mecanismos moleculares que controlan esta respuesta. El sistema de Reparación por Escisión de Nucleótidos (NER) reconoce y repara diversos tipos de lesiones en el ADN, como aquellas generadas por exposición a luz ultravioleta de alta energía (UVC). Ha sido propuesto que la vía de Reconocimiento Acoplada a la Transcripción (TC-NER) estimula la degradación de RPB1, la subunidad mayor y catalíticamente activa del complejo RNAPII. Así, se postula que la degradación de RPB1 es consecuencia de la detención de la RNAPII en el daño. De esta manera, la degradación de RPB1 facilitaría el acceso de factores NER necesarios para la posterior reparación del ADN. Por otra parte, el reconocimiento del daño por TC-NER es complementado por el Reconocimiento Global del Genoma (GG-NER), en el que las lesiones son reconocidas por los factores XPC y DDB2. En esta tesis de doctorado demostramos que la degradación de RPB1 es controlada por una vía de señalización dependiente del sistema NER de manera secuencial: primero a través del reconocimiento del daño por el sistema TC-NER, activo inmediatamente luego de la inducción del daño, y luego, a tiempos más largos, por el sistema GG-NER. Además, demostramos que la reparación incompleta de las lesiones estimula la degradación de RPB1, indicando que la señal que controla la abundancia de RPB1 comienza con el reconocimiento del daño, y continúa hasta la finalización de la reparación. En concordancia con un mecanismo de degradación in trans a la lesión, demostramos que la degradación de RPB1 no está restringida a moléculas de RPB1 transcripcionalmente activas, ni fosforiladas, y depende de la familia de E3 ligasas de ubiquiYna del Ypo Cullin-RING. Estos resultados revelan un mecanismo dependiente de la reparación que controla los niveles de RPB1, y proporcionan una explicación para el control de la respuesta transcripcional al daño al ADN, donde más daño implica más reparación y, por lo tanto, menores niveles proteicos de RPB1, lo que restringe la actividad de la RNAPII. Si bien el daño al ADN reprime globalmente la transcripción mediante la degradación de RPB1, también induce un programa específico de expresión génica que escapa a esta represión. En el pasado postulamos que el reconocimiento del daño a través del sistema NER estimula la activación de la quinasa ATR, promoviendo la disminución de la tasa de elongación transcripcional. Si bien ATR es conocida por su rol en la estabilización de horquillas de replicación arrestadas durante la fase S del ciclo celular, en esta tesis doctoral demostramos que ATR se activa a través del sistema NER durante la fase G1 y fosforila diversas subunidades del complejo Mediador, regulando de esta manera la expresión génica. En conjunto, los resultados presentados en esta tesis doctoral revelan nuevos mecanismos de regulación transcripcional frente al daño al ADN, coordinados por la activación del sistema NER y la quinasa ATR.

Abstract:

Transcription by RNA polymerase II (RNAPII) is a tightly regulated process essential for cellular homeostasis. RNAPII synthesizes both messenger RNAs and various non-coding RNAs, playing a central role in gene expression. Upon DNA damage, cells undergo global transcriptional changes that include a widespread reduction in RNA synthesis, along with the activation of a specific transcriptional program required to cope with genotoxic stress. In this doctoral thesis, we aimed to investigate the molecular mechanisms that regulate these transcriptional responses. The Nucleotide Excision Repair (NER) pathway is responsible for recognizing and repairing a wide range of DNA lesions, including those induced by high-energy ultraviolet radiation (UVC). It has been proposed that Transcription-Coupled NER (TC-NER) promotes the degradation of RPB1, the largest and catalytically active subunit of the RNAPII complex. This model suggests that RPB1 degradation occurs as a consequence of RNAPII stalling at DNA lesions, and facilitates the recruitment of NER repair factors required for DNA processing and repair. In addition to TC-NER, damage recognition is also mediated by Global Genome NER (GG-NER), where lesions are detected by the XPC and DDB2 factors. Here, we demonstrate that RPB1 degradation is orchestrated by an NER-dependent signaling pathway that proceeds in a sequential manner: immediately ager damage induction through TC-NER, and subsequently, at later time points, via GG-NER. Moreover, we found that incomplete DNA lesion repair sustains RPB1 degradation, indicating that the signal controlling RPB1 levels is initiated by DNA damage recognition and persists until repair completion. Consistent with an in trans degradation mechanism, we show that RPB1 degradation is not restricted to transcriptionally active or phosphorylated RPB1 molecules and requires Cullin-RING ubiquitin E3 ligases. These findings reveal a NER-dependent mechanism that regulates RPB1 levels and provide a framework to understand how the transcriptional response is modulated following DNA damage. In this model, increasing DNA damage levels enhance repair activity, resulting in reduced RPB1 hence restricting RNAPII activity. Although DNA damage globally represses transcription through RPB1 degradation, it also induces a distinct transcriptional program that bypasses this repression. We previously proposed that DNA damage recognition through the NER pathway activates the ATR kinase, globally reducing the RNAPII elongation rates. While ATR is best known for its role in stabilizing stalled replication forks during S-phase, here we demonstrate that ATR is also activated via the NER pathway during G1 and phosphorylates several subunits of the Mediator complex, thereby contributing to the regulation of gene expression. Together, the results presented in this doctoral thesis unveil novel transcriptional regulatory mechanisms triggered by DNA damage, coordinated by the activation of the NER pathway and ATR kinase.

Citación:

---------- APA ----------

Muñoz, Juan Cristóbal. (2025). Estudio sobre la respuesta transcripcional al daño al ADN y el rol del sistema NER y la proteína quinasa ATR. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7734_Munoz

---------- CHICAGO ----------

Muñoz, Juan Cristóbal. "Estudio sobre la respuesta transcripcional al daño al ADN y el rol del sistema NER y la proteína quinasa ATR". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2025.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7734_Munoz

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