Mecanismos de regulación de la segregación cromosómica y la salida de mitosis

Resumen

La ruta de salida de mitosis (MEN) es la cascada de señalización responsable de la inactivación de la actividad CDK-ciclinas mitóticas al final de mitosis. La GTPasa Tem1 es la proteína iniciadora de la ruta MEN y su localización en los cuerpos polares del huso mitótico (SPBs) está mediada por la GAP de dos componentes Bfa1-Bub2. En esta tesis doctoral se han estudiado los mecanismos de regulación que controlan la activación y la localización de los componentes de la ruta MEN en los SPBs. En este sentido, hemos demostrado que Tem1 puede localizarse en los SPBs independientemente de Bfa1-Bub2 en células en metafase y anafase. La localización de Tem1 en esta estructura en ausencia de Bfa1-Bub2 podría estar mediada por Nud1, un componente estructural de la placa externa de los cuerpos polares del huso. Adicionalmente, hemos demostrado por primera vez que la localización de Tem1 en los SPBs es esencial para la activación de la ruta MEN. Por otro lado, el aumento del tiempo de residencia de Tem1 en los SPBs, tanto cuando su localización es simétrica como cuando es asimétrica, no tiene consecuencias en la viabilidad celular ni en la progresión del ciclo celular. Estos datos indican que existen mecanismos adicionales a la regulación de la localización de Tem1 en los SPBs que impiden la activación prematura de la ruta MEN antes de anafase. En concreto, en esta tesis hemos demostrado que la inhibición de la ruta MEN antes de anafase es controlada de forma conjunta por el inhibidor Bfa1 y la ciclina mitótica Clb2, lo que asegura que la inactivación de la actividad CDK-ciclinas mitóticas tenga lugar exclusivamente al final de mitosis. La inhibición de la ruta MEN también es esencial para impedir la salida de mitosis tras la activación de los principales checkpoints mitóticos: el checkpoint de daños en el ADN (DDC), el checkpoint de ensamblaje del huso mitótico (SAC) y el checkpoint de posicionamiento del huso mitótico (SPOC). Este hecho es fundamental para garantizar un correcto reparto del material genético durante la mitosis. En esta tesis hemos demostrado que la inhibición de la ruta MEN tras las activación del SPOC en células con el huso mitótico incorrectamente posicionado respecto al eje que determina la célula madre y la célula hija requiere la exclusión de Tem1 de los SPBs, pero no es necesaria para mantener la funcionalidad del SAC o el DDC. Adicionalmente, en esta tesis hemos realizado un estudio exhaustivo sobre los mecanismos de regulación de Bfa1 tras la activación del DDC. En este sentido, hemos demostrado que Bfa1 es esencial para inhibir la salida de mitosis en respuesta a daños originados en los telómeros, pero es dispensable para mantener la funcionalidad del DDC en respuesta a cortes de doble cadena en el ADN (DSBs) o en respuesta a otros tipos de daños en el material genético. Estos resultados sugieren que la inhibición de la ruta MEN es un requisito específico para mantener la funcionalidad del DDC tras la aparición de telómeros lesionados. Bfa1 participa en la rama de señalización dependiente de Rad53, uno de los efectores fundamentales del DDC. Rad53 actúa corriente arriba de Bfa1 y es responsable del mantenimiento de Bfa1 en estado hipofosforilado y activo tras la activación del DDC. El mantenimiento de Bfa1 hipofosforilado tras la activación del DDC es posible gracias a la inhibición de la Polo quinasa Cdc5 por Rad53. En conjunto, nuestros resultados demuestran la importancia de la regulación de la fosforilación de Bfa1 para el correcto control de la salida de mitosis tras la activación de los principales checkpoints mitóticos.