Determinants of the local mutation rate variability along the genome

Abstract

The rate at which mutations accumulate along the genome is not uniform but influenced by factors such as chromatin compactness, replication time or transcription. Most of these factors create mutational biases that encompass large areas of the genomes, including several megabases. In recent years, though, local mutational asymmetries spanning just a few base pairs have also been identified. This thesis focuses on the study of two of these local mutational asymmetries. First, we describe a reduction in the number of exonic somatic mutations caused by DNA polymerase mismatches, which we attribute to a higher efficacy of the mismatch repair mechanism in these locations. Second we study the UV induced DNA damage formation and repair at transcription factor binding sites and assess the relative contribution of these two factors to the unexpected number of mutations of these areas across transcription factors families. The presence of these local mutation rate variations illustrates the difficulty of properly modeling the mutation rate, an important procedure in many cancer genomics and evolutionary studies.

La velocitat a la que les mutacions s’acumulen al llarg del genoma no és uniforme sinó que depèn de diversos factors. Alguns dels més coneguts són l’empaquetament de la cromatina, el moment de replicació o la transcripció. La majoria d’aquests factors creen variacions mutacionals que abarquen grans àrees del genoma, incloent varies megabases. En els últims anys, però, també s’ha identificat variabilitat en el ritme en que s’acumulen les mutacions a escala molt més petita, en regions de poques bases. Aquesta tesi es centra en l’estudi de dos d’aquestes variacions locals en el ritme en que les mutacions tenen lloc. Primer, hem descrit una reducció en el número de mutacions somàtiques en els exons causades per errors de la AND polimerasa, que hem atribuït a una major eficàcia del mecanisme encarregat aquest tipus d’errors en els exons. En segon lloc, hem estudiat com les lesions en el DNA causades per la llum ultraviolada es generen i són reparades als llocs d’unió dels factors de transcripció i hem determinat fins a quin punt cada un d’aquests processos permeten explicar l’inesperat número de mutacions en aquestes regions. La presència d’aquestes variacions locals la velocitat a la que les mutacions s’acumulen al llarg del genoma posen de manifest la dificultat de modelar correctament aquest procés, un procediment central en molts estudis evolutius i de genòmica del càncer.