Biogènesi de centres Fe-S, dany al DNA i mecanismes de resposta en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

La biogènesi de centres Fe-S és necessària per múltiples processos cel·lulars. En l’estudi present s’ha demostrat que defectes en diferents etapes de la biosíntesi mitocondrial i citosòlica de centres Fe-S causen un increment en la mutagènesi espontània i hipersensibilitat a agents genotòxics, acompanyat d’un increment en la formació de foci associats a Rad52 i un augment en la fosforilació de la histona γ–H2A, tots aquests fets indicatius de la presència de lesions constitutives al DNA i d’inestabilitat genòmica. A més, d’un retard en la progressió a través de la fase S del cicle cel·lular i l’activació constitutiva del checkpoint de dany al DNA. Aquest darrer estimula l’augment en l’activitat de la ribonucleòtid reductasa mitjançant la disminució dels nivells de l’inhibidor Sml1 i la redistribució citosòlica de les subunitats enzimàtiques Rnr2/4. En paral·lel a la inestabilitat del genoma nuclear observada quan hi ha defectes en les diferents etapes de la maquinària ISC, s’ha demostrat també en aquest estudi una pèrdua constitutiva del DNA mitocondrial, i conseqüentment, defectes en la respiració i altres disfuncions mitocondrials.

La biogénesis de centros Fe-S es necesaria en múltiples procesos celulares. En el presente estudio se ha demostrado que defectos en diferentes etapas de la biosíntesis mitocondrial y citosólica de centros Fe-S causan un incremento en la mutagénesis espontanea e hipersensibilidad a agentes genotóxicos, acompañado de un incremento en la formación de foci asociados a Rad52 y un aumento en la fosforilación de la histona γ-H2A, todos estos hechos indicativos de la presencia de lesiones constitutivas en el DNA y de inestabilidad genómica. Además, un retraso en la progresión a través de la fase S del ciclo celular y la activación constitutiva del checkpoint de daño al DNA. Este último estimula el aumento de la actividad ribonucleótido reductasa mediante la disminución de los niveles del inhibidor Sml1 y la redistribución citosólica de las subunidades enzimáticas Rnr2/4. En paralelo a la inestabilidad genómica nuclear observada cuando hay defectos en las diferentes etapas de la maquinaria ISC, en este estudio se ha demostrado también una perdida constitutiva del DNA mitocondrial, y consecuentemente, defectos en la respiración y otras disfunciones mitocondriales.

The Fe-S clusters biogenesis is required for multiple cellular processes. In this work we demonstrate that defects at different stages of mitochondrial and cytosolic Fe-S clusters biosynthesis cause an increase of spontaneous mutagenesis and hypersensitivity to genotoxic agents, accompanied by an increment in Rad52-associated DNA repair foci and a hyperphosphorylated state of γ–H2A histone, altogether supporting the presence of constitutive DNA lesions and genomic instability. Furthermore, a delay in the progression of S phase in the cell cycle and constitutive activation of the DNA damage checkpoint. This last one stimulates the upregulation of the ribonucleotide reductase activity by promoting reduction of the levels of Sml1 inhibitor, as well as the cytosolic redistribution of the Rnr2/4 enzyme subunits. In parallel to the nuclear genome instability displayed when different ISC machinery stages are impaired, we also demonstrate in this work constitutive loss of mitochondrial DNA, and consequently, respiration defects and other mitochondrial dysfunctions.