Molecular mechanisms of activation induced deaminase specificity

Autor: Álvarez Prado, Ángel Francisco
Přispěvatelé: Rodríguez Ramiro, Almudena, UAM. Departamento de Bioquímica, Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), Rodríguez Ramiro, Almudena
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
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Repisalud
Instituto de Salud Carlos III (ISCIII)
Popis: Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 13-07-2018
Los linfocitos B ejercen una función fundamental en la inmunidad humoral mediante la secreción de anticuerpos. El evento más característico de la biología de los linfocitos B maduros es la diversificación secundaria de sus genes de inmunoglobulinas durante la reacción de centro germinal (CG) para generar un repertorio prácticamente ilimitado de anticuerpos con distintas especificidades. La desaminasa inducida por activación (AID, de sus siglas en inglés) inicia la diversificación secundaria de anticuerpos en linfocitos B de CG mediante la desaminación de citosinas en los genes de inmunoglobulinas. Sorprendentemente, AID también puede ejercer su actividad en otras regiones del genoma, dando lugar a mutaciones o translocaciones cromosómicas con potencial oncogénico. Por tanto, es fundamental comprender los mecanismos responsables de la especificidad de diana de esta enzima. Sin embargo, su estudio se ha visto limitado por la extrema dificultad para detectar mutaciones inducidas por AID, ya que ocurren en muy baja frecuencia. En este trabajo hemos desarrollado una novedosa aproximación basada en captura y enriquecimiento para la identificación de dianas mutacionales de AID en linfocitos B de centro germinal. Secuenciamos 1588 regiones genómicas con una elevada profundidad de lectura e identificamos 275 genes mutados por AID, incluyendo 30 de las 35 dianas de AID previamente descritas. Además, hemos identificado un nuevo “punto caliente” (hotspot) para la actividad de AID. Basándonos en las características moleculares observadas en los genes mutados por AID hemos desarrollamos un modelo de aprendizaje automático (machine learning) que permite predecir nuevas dianas mutacionales de AID y lo hemos validado experimentalmente. También encontramos que las vías de reparación por excisión de bases y de desapareamiento de bases se respaldan mutuamente para reparar de forma fiel la mayor parte de las lesiones inducidas por AID. Por último, nuestros datos establecen un nuevo vínculo entre las mutaciones inducidas por AID y el desarrollo de linfomas.
B lymphocytes are key effectors of the humoral immune response through the secretion of antibodies. The most distinctive event in mature B lymphocytes biology is the secondary diversification of their immunoglobulin genes during the germinal center (GC) reaction, which is fundamental to generate a repertoire of antibodies with virtually unlimited specificities. Activation Induced Deaminase (AID) initiates secondary antibody diversification in GC B cells through the deamination of cytosines on immunoglobulin genes. Remarkably, AID can also target other regions in the genome, triggering mutations or chromosome translocations, with major implications for oncogenic transformation. However, understanding the specificity of AID has proved extremely challenging, mostly because of the difficulty to detect AID-induced mutations, which occur at very low frequencies. In this work we have developed a novel capture-based approach to explore AID mutagenesis in a representation of the B cell genome. We have sequenced at very high depth 1588 genomic regions from GC B cells and identified 275 genes targeted by AID, including 30 of the previously known 35 AID targets. We have also identified the most highly mutated hotspot for AID activity described to date. Further, integrative analysis of the molecular features of mutated genes coupled to machine learning has produced a powerful predictive tool for AID targets, which has been experimentally validated. We have also found that Ease Excision Repair and Mismatch Repair pathways back-up each
Databáze: OpenAIRE
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