Este estudio revela los mecanismos responsables del bloqueo irreversible de las horquillas de replicación del ADN cuando falla el checkpoint de fase S, un sistema de vigilancia esencial para garantizar la correcta duplicación del material genético. Utilizando la levadura Saccharomyces cerevisiae como organismo modelo, los resultados muestran cómo, en ausencia de este mecanismo de control, proteínas que normalmente participan en el mantenimiento de la integridad del genoma pueden provocar un procesamiento inadecuado de las horquillas de replicación y la degradación masiva del ADN recién sintetizado. Finalmente, demostramos que la introducción de la proteína humana PrimPol en estas células permite evitar dicha degradación y superar el bloqueo de la replicación. Estos hallazgos contribuyen a comprender cómo los mecanismos de vigilancia celular protegen la estabilidad del genoma y garantizan la supervivencia celular.
Resumen
Replication stress, a hallmark of cancer cells, is detected by checkpoint mechanisms that trigger a range of cellular responses. Among these, the preservation of replication fork integrity is crucial for ensuring survival in the presence of DNA damage. In budding yeast checkpoint mutants, DNA damage leads to irreversible replication fork arrest and subsequent cell death, though the underlying mechanism remains unclear. Our study reveals that several DNA processing factors, including Rad51, the Rad5 HIRAN and helicase domains, and the catalytic activity of Mus81, contribute to this lethality. Nevertheless, their roles are masked by their essential functions in cell survival after damage removal. Additionally, we show that these factors, along with Exo1, drive the gradual degradation of nascent DNA at replication forks upon DNA damage. Notably, this degradation can be mitigated by expression of human PrimPol, which is absent in yeast. These findings suggest that the essential role of S-phase checkpoints upon DNA damage is to safeguard stalled replication forks from aberrant processing, thereby preserving nascent DNA integrity.
noviembre 2026
Sobre el grupo investigador
El grupo de investigación de Inestabilidad genómica y Cáncer, liderado por el Dr. Andrés Aguilera en el Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa (CABIMER), estudia los mecanismos celulares responsables del mantenimiento de la estabilidad del genoma y su relación con el cáncer. Su investigación se centra en los conflictos entre replicación y transcripción, la formación y resolución de híbridos de ADN-ARN (R-loops), y el papel de la cromatina y el procesamiento del ARN en la replicación y reparación del ADN. Para ello, utiliza como modelos experimentales la levadura Saccharomyces cerevisiae y células humanas. El presente trabajo, liderado desde CABIMER, es fruto de una colaboración internacional con investigadores del instituto Francis Crick de Londres y del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de Madrid.
Referencia del artículo
Núñez-Martín, I., Drury, LS., Martínez-Jiménez, MI., Blanco, L., Diffley, JFX., Aguilera, A. & Gómez-González, B. (2025). S-phase checkpoint protects from aberrant replication fork processing and degradation. Nucleic Acids Research. 53, gkaf707
https://doi.org/10.1093/nar/gkaf707
