The MRE11 complex and EX01 collaborate to support mammalian development and the cellular responses to DNA damage

Abstract

The maintenance of genome stability is crucial for homeostasis, development and suppression of diverse pathologies that include developmental disorders, premature aging and cancer. The DNA damage response coordinates the appropriate cellular responses following the detection of lesions to prevent genomic instability. The MRE11 complex is a sensor of DNA double strand breaks and plays key roles in multiple aspects of the DNA damage signaling, including the initiation of DNA end resection that is critical for the accurate break repair and the replication fork maintenance. Many studies have implicated the exonuclease EXO1 in DNA resection and shown that the MRE11 complex functions upstream, but the exact influence of EXO1 on double strand break responses remain unclear. In this thesis we examine the genetic relationship between the MRE11 complex and EXO1 during mammalian development and the cellular responses to DNA damage. Our work shows that the deletion of Exo1 in mice expressing a hypomorphic allele of Nbs1, a member of the MRE11 complex, leads to severe developmental defects, embryonic death and chromosomal instability. While EXO1 deficiency does not strongly affect DNA replication, DNA repair or checkpoint signaling in normal cells, our results reveal a crucial role for EXO1 in these functions when the MRE11 complex is compromised.

El mantenimiento de la estabilidad del genoma es esencial para la homeostasis y para la supresión de diversas patologías que incluyen trastornos del desarrollo, el envejecimiento prematuro y el cáncer. La adecuada respuesta al daño del ADN coordina las funciones celulares originadas por la detección de lesiones, para prevenir la acumulación de inestabilidad en el genoma. El complejo MRE11 es un sensor de roturas en el ADN de doble cadena y juega un papel clave en múltiples aspectos de la señalización del daño en el ADN; incluido el inicio de la resección del ADN terminal, que es a su vez fundamental para la reparación precisa de escisiones y el mantenimiento de la horquilla de replicación. La función del complejo MRE11 precede a las funciones de la exonucleasa EXO1, la cual está implicada en la resección del ADN y en las respuestas a los daños del ADN. En esta tesis examinamos la relación genética entre el complejo MRE11 y la proteína EXO1 durante el desarrollo de células de mamífero y las respuestas celulares al daño en el ADN. Nuestro trabajo muestra que la eliminación del gen Exo1 en ratones que expresan un alelo hipomórfico de Nbs1, un miembro del complejo MRE11, conduce a un defecto severo del desarrollo embrionario, la muerte del embrión y la inestabilidad cromosómica. Aún cuando la eliminación de EXO1 no afecta significativamente la replicación o reparación del ADN ni el control de la señalización, en conjunto, nuestros resultados revelan un papel crucial de EXO1 en estas funciones cuando el complejo MRE11 está comprometido.