Biología Molecular de los CromosomasBiología Molecular de los Cromosomas Biología Celular y...
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http://www.cib.csic.es/es/grupo.php?idgrupo=2 Biología Molecular de los Cromosomas Biología Celular y Molecular | Cellular & Molecular Biology Jorge Bernardo Schvartzman Blinder Profesor de Investigación | [email protected] PhD, 1979 Universidad Politécnica de Madrid, España Postdoctoral, 1980-1982 Brookhaven National Laboratory, New York (USA) Fullbright Fellow, 1987-1989 Albert Einstein College of Medicine, New York (USA) Científico Titular, 1985 Investigador Científico, 2002 Profesor de Investigación, 2007 CSIC Molecular Biology of the Chromosomes D NA Topology during Replication. We characterized the interplay of supercoiling, decatenation and unknotting of DNA during replication and segregation of sister duplexes in bacterial plasmids and yeast minichromosomes. We used high resolution two-dimensional agarose gel electrophoresis, atomic force microscopy (AFM) and MonteCarlo numerical simulations to show that (-) supercoiling in prokaryotes and (+) supercoiling in eukaryotes plays a fundamental role in the decatenation of newly replicated DNA molecules by Topo IV and topoisomerase II, respectively; Terminal Differentiation in Erythroleukemia Cells. Integration of the Friend complex virus upstream of the promoter of the Sfpi-1 gene leads to the activation of the transcription factor PU.1. This could be responsible for the transformed phenotype. We analyze the expression of PU.1 and changes in the DNA replication pattern in parental and resistant cell lines during proliferation as well as along the cell differentiation process; Replication Fork Barriers and DNA Instability. Accidental arrest of replication forks is an important cause of genome instability. Natural barriers have also been identified at specific sites, like the rRNA- coding genes. Their high conservation indicates they play a relevant role, which is still poorly understood. We study the regulation of these natural barriers and their role in homologous recombination, cell cycle progression and cell response to nutritional stress. We are interested in the relationships and coordination between biological processes where DNA is involved: replication, transcription, repair and recombination, how are they regulated and how they alter or are affected by genetic, epigenetic and environmental factors such as DNA topology, chromatin organization and nutritional stress. T opología de la replicación del DNA. Estudiamos el superenrollamiento, encadenamiento y anudamiento del DNA durante la replicación y segregación de plásmidos bacterianos y minicromosomas de levaduras. La electroforesis bidimensional en geles de agarosa de alta resolución, la microscopía de fuerza atómica (AFM) y la simulación de MonteCarlo nos han permitido demostrar que el superenrollamiento (-) en procariotas y (+) en eucariotas juegan un papel fundamental en el desencadenamiento de las cromátidas hermanas por la Topo IV y la topoisomerasa II, respectivamente; Diferenciación en células eritroleucémicas. La integración del complejo vírico Friend cercana al promotor del gen Sfpi provoca la activación del factor de transcripción PU.1, probable causa del fenotipo eritroleucémico. Estudiamos la expresión de PU.1 y cambios en el patrón de replicación del DNA en líneas parentales y resistentes a agentes inductores tanto en células proliferantes como a lo largo de la diferenciación inducida; Barreras para las horquillas de replicación e inestabilidad del DNA. La parada accidental de las horquillas de replicación es una causa importante de inestabilidad genómica. También existen paradas naturales de las horquillas en sitios específicos, como en los genes del rRNA, cuya alta conservación indica que juegan un papel relevante aún no muy bien conocido. Estudiamos la regulación de estas barreras naturales y su papel en la recombinación homóloga, la progresión del ciclo celular y su relación con la respuesta al estrés nutricional. Nos interesa la interrelación y coordinación de los procesos biológicos en los que está involucrado el DNA: replicación, transcripción, reparación y recombinación, cómo están regulados y cómo modifican o son afectados por factores genéticos, epigenéticos y ambientales como la topología del DNA, la organización de la cromatina y el estrés nutricional. Figure 2 | Figura 2: A) EMSA assays showing that protein Reb1 of S. pombe binds to the promoter of ste9+ gene and regulates the expession of this activator of APC (anaphase promotong complex/cyclosome) during the G1 phase of the cell cycle. B) DNA isolated from MEL cells stretched by DNA combing. The tracks sequentially labeled with IdU (red) and CldU (green) allow identification of replication origins and calculation of the rate of replication fork progression. A) Ensayos EMSA en los que se muestra que la proteína Reb1 se une al promotor de ste9+, regulando la expresión de este activador de APC (anaphase promoting complex/cyclosome) en S. pombe, durante la fase G1 del ciclo celular. B) DNA de células MEL extendidas por peinado molecular. Los tramos marcados secuencialmente con IdU (en rojo) y CldU (en verde) permiten identificar orígenes de replicación y la velocidad de progreso de las horquillas. Figure 1 | Figura 1: A) Supercoiling, knotting and catenation of bacterial plasmids analyzed by high resolution two-dimensional agarose gel electrophoresis. Controlled nicking discerns relaxed and knotted forms as well as replication intermediates and catenanes. B) Partially replicated and nicked molecule corresponding to the bacterial plasmid pBR18-TerE@AatII covered with recA and visualized by Atomic Force Microscopy (AFM). A) Análisis del superenrollamiento, encadenamiento y anudamiento del DNA de plásmidos bacterianos por electroforesis bidimensional en geles de agarosa de alta resolución. La introducción controlada de roturas de cadena sencilla permite distinguir las formas monoméricas relajadas y anudadas de los intermediarios de replicación y las moléculas encadenadas. B) Molécula de DNA parcialmente replicada con una rotura de cadena sencilla correspondiente al plásmido bacteriano pBR18- TerE@AatII, recubierta con la proteína recA visualizada por microscopía de fuerza atómica (AFM). Financiación | Funding BFU2011-22489 (MINECO) AP/038170/11 (AECID) I-COOP0009 (CSIC) Publicaciones Seleccionadas Selected Publications Baxter, J., N. Sen, V. López-Martínez, M. E. Monturus De Carandini, J. B. Schvartzman, J. F. X. Diffley and L. Aragón: Positive supercoiling of mitotic DNA drives de-catenation by topoisomerase II in eukaryotes. Science 331: 1328-1332 (2011). Rodríguez-Sánchez, L., M. Rodríguez-López, Z. García, M. Tenorio- Gómez, J. B. Schvartzman, D. B. Krimer and P. Hernández: Fission yeast rDNA-binding protein Reb1 regulates G1 phase under nutritional stress. J Cell Science 124: 25-34 (2011). López, V., M. L. Martínez-Robles, P. Hernández, D. B. Krimer and J. B. Schvartzman: Topo IV is the topoisomerase that knots and unknots sister duplexes during DNA replication. Nucleic Acids Res 40: 3563- 3573 (2012). Monturus, M. E., O. Ganier, P. Hernández, J. B. Schvartzman, M. Méchali and D. B. Krimer: DNA replication fading as proliferating cells advance in their commitment to terminal differentiation. Scientific Reports 2, 279 (2012). Schvartzman, J. B., M. L. Martínez-Robles, V. López, P. Hernández and D. B. Krimer: 2D gels and their third-dimension potential. Methods 57: 170-178 (2012). 104 105 Jorge Cebrián Castillo Vanessa Fernández Calleja María José Fernández Nestosa Maridian José Kadomatsu Hermosa Virginia López Martínez María Luisa Martínez Robles María Estefanía Monturus de Carandini Joaquín Rodrigo Otero Asman María Rodríguez López María Tenorio Gómez Otros miembros | Other lab members: Pablo Hernández ValenzuelaDora Beatriz Krimer Smunis Investigadores del equipo | Staff scientists:
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Jorge Bernardo Schvartzman BlinderProfesor de Investigación | [email protected]
PhD, 1979 Universidad Politécnica de Madrid, España
Postdoctoral, 1980-1982 Brookhaven National Laboratory, New York (USA)
Fullbright Fellow, 1987-1989 Albert Einstein College of Medicine, New York (USA)
Científico Titular, 1985 Investigador Científico, 2002 Profesor de Investigación, 2007 CSIC
Molecular Biology of the Chromosomes
DNA Topology during Replication. We characterized the interplay of supercoiling, decatenation and unknotting of DNA during replication and segregation of sister duplexes
in bacterial plasmids and yeast minichromosomes. We used high resolution two-dimensional agarose gel electrophoresis, atomic force microscopy (AFM) and MonteCarlo numerical simulations to show that (-) supercoiling in prokaryotes and (+) supercoiling in eukaryotes plays a fundamental role in the decatenation of newly replicated DNA molecules by Topo IV and topoisomerase II, respectively;
Terminal Differentiation in Erythroleukemia Cells. Integration of the Friend complex virus upstream of the promoter of the Sfpi-1 gene leads to the activation of the transcription factor PU.1. This
could be responsible for the transformed phenotype. We analyze the expression of PU.1 and changes in the DNA replication pattern in parental and resistant cell lines during proliferation as well as along the cell differentiation process;
Replication Fork Barriers and DNA Instability. Accidental arrest of replication forks is an important cause of genome instability. Natural barriers have also been identified at specific sites, like the rRNA-coding genes. Their high conservation indicates they play a relevant role, which is still poorly understood. We study the regulation of these natural barriers and their role in homologous recombination, cell cycle progression and cell response to nutritional stress.
We are interested in the relationships and coordination between biological processes where DNA is involved: replication, transcription, repair and recombination, how are they regulated and how they alter or are affected by genetic, epigenetic and environmental factors such as DNA topology, chromatin organization and nutritional stress.
Topología de la replicación del DNA. Estudiamos el superenrollamiento, encadenamiento y anudamiento del DNA durante la replicación y segregación de plásmidos bacterianos
y minicromosomas de levaduras. La electroforesis bidimensional en geles de agarosa de alta resolución, la microscopía de fuerza atómica (AFM) y la simulación de MonteCarlo nos han permitido demostrar que el superenrollamiento (-) en procariotas y (+) en eucariotas juegan un papel fundamental en el desencadenamiento de las cromátidas hermanas por la Topo IV y la topoisomerasa II, respectivamente;
Diferenciación en células eritroleucémicas. La integración del complejo vírico Friend cercana al promotor del gen Sfpi provoca la activación del factor de transcripción PU.1, probable causa del
fenotipo eritroleucémico. Estudiamos la expresión de PU.1 y cambios en el patrón de replicación del DNA en líneas parentales y resistentes a agentes inductores tanto en células proliferantes como a lo largo de la diferenciación inducida;
Barreras para las horquillas de replicación e inestabilidad del DNA. La parada accidental de las horquillas de replicación es una causa importante de inestabilidad genómica. También existen paradas naturales de las horquillas en sitios específicos, como en los genes del rRNA, cuya alta conservación indica que juegan un papel relevante aún no muy bien conocido. Estudiamos la regulación de estas barreras naturales y su papel en la recombinación homóloga, la progresión del ciclo celular y su relación con la respuesta al estrés nutricional.
Nos interesa la interrelación y coordinación de los procesos biológicos en los que está involucrado el DNA: replicación, transcripción, reparación y recombinación, cómo están regulados y cómo modifican o son afectados por factores genéticos, epigenéticos y ambientales como la topología del DNA, la organización de la cromatina y el estrés nutricional.
Figure 2 | Figura 2:
A) EMSA assays showing that protein Reb1 of S. pombe binds to the promoter of ste9+ gene and regulates the expession of this activator of APC (anaphase promotong complex/cyclosome) during the G1 phase of the cell cycle. B) DNA isolated from MEL cells stretched by DNA combing. The tracks sequentially labeled with IdU (red) and CldU (green) allow identification of replication origins and calculation of the rate of replication fork progression.
A) Ensayos EMSA en los que se muestra que la proteína Reb1 se une al promotor de ste9+, regulando la expresión de este activador de APC (anaphase promoting complex/cyclosome) en S. pombe, durante la fase G1 del ciclo celular. B) DNA de células MEL extendidas por peinado molecular. Los tramos marcados secuencialmente con IdU (en rojo) y CldU (en verde) permiten identificar orígenes de replicación y la velocidad de progreso de las horquillas.
Figure 1 | Figura 1:
A) Supercoiling, knotting and catenation of bacterial plasmids analyzed by high resolution two-dimensional agarose gel electrophoresis.
Controlled nicking discerns relaxed and knotted forms as well as replication intermediates and
catenanes. B) Partially replicated and nicked molecule corresponding to the bacterial plasmid
pBR18-TerE@AatII covered with recA and visualized by Atomic Force Microscopy (AFM).
A) Análisis del superenrollamiento, encadenamiento y anudamiento del DNA
de plásmidos bacterianos por electroforesis bidimensional en geles de agarosa de alta resolución. La introducción controlada de
roturas de cadena sencilla permite distinguir las formas monoméricas relajadas y anudadas de
los intermediarios de replicación y las moléculas encadenadas. B) Molécula de DNA parcialmente
replicada con una rotura de cadena sencilla correspondiente al plásmido bacteriano pBR18-
TerE@AatII, recubierta con la proteína recA visualizada por microscopía de fuerza atómica
(AFM).
Financiación | Funding
BFU2011-22489 (MINECO) AP/038170/11 (AECID)
I-COOP0009 (CSIC)
Publicaciones Seleccionadas Selected Publications
Baxter, J., N. Sen, V. López-Martínez, M. E. Monturus De Carandini, J. B. Schvartzman, J. F. X. Diffley and L. Aragón: Positive supercoiling of mitotic DNA drives de-catenation by topoisomerase II in eukaryotes. Science 331: 1328-1332 (2011).
Rodríguez-Sánchez, L., M. Rodríguez-López, Z. García, M. Tenorio-Gómez, J. B. Schvartzman, D. B. Krimer and P. Hernández: Fission yeast rDNA-binding protein Reb1 regulates G1 phase under nutritional stress. J Cell Science 124: 25-34 (2011).
López, V., M. L. Martínez-Robles, P. Hernández, D. B. Krimer and J. B. Schvartzman: Topo IV is the topoisomerase that knots and unknots sister duplexes during DNA replication. Nucleic Acids Res 40: 3563-3573 (2012).
Monturus, M. E., O. Ganier, P. Hernández, J. B. Schvartzman, M. Méchali and D. B. Krimer: DNA replication fading as proliferating cells advance in their commitment to terminal differentiation. Scientific Reports 2, 279 (2012).
Schvartzman, J. B., M. L. Martínez-Robles, V. López, P. Hernández and D. B. Krimer: 2D gels and their third-dimension potential. Methods 57: 170-178 (2012).
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Jorge Cebrián CastilloVanessa Fernández CallejaMaría José Fernández NestosaMaridian José Kadomatsu HermosaVirginia López Martínez
María Luisa Martínez RoblesMaría Estefanía Monturus de CarandiniJoaquín Rodrigo Otero AsmanMaría Rodríguez LópezMaría Tenorio Gómez
Otros miembros | Other lab members:
Pablo Hernández ValenzuelaDora Beatriz Krimer Smunis
Investigadores del equipo | Staff scientists:
