La actividad investigadora se ha centrado preferentemente en el estudio de las bases celulares de la señalización y reparación del daño en el DNA en modelos animales, particularmente el ratón mutante pcd (Purkinje cell degeneration) y en un modelo de daño inducido con radiaciones ionizantes en las neuronas ganglionares de la rata. En el ratón pcd, con técnicas bioquímicas y de biología celular hemos demostrado la existencia de un defecto en la maquinaria de reparación del DNA que conduce a la acumulación progresiva de lesiones en el DNA, al silenciamiento de genes que codifican proteínas y RNA ribosomales y, finalmente, a la degeneración neuronal (Baltanas et al., 2011a, b).
En el modelo de daño en el DNA inducido con rayos X (4 Gy) en neuronas de los ganglios sensitivos, se ha analizado la organización espacial y temporal de los focos nucleares de lesión/reparación del DNA transitorios, que desaparecen a las 24h post-irradiación (post-IR), y persistentes, que se mantienen durante más de 3 meses y parecen representar un compartimento nuclear donde se acumula el DNA no reparado. A la dosis utilizada (4 Gy), la lesión del DNA no dispara los mecanismos de apoptosis, por lo que no afecta a la supervivencia neuronal. Hemos demostrado que la respuesta al daño en el DNA, mediada por la activación de la vía pATM-p53, conduce a un incremento de los niveles de las proteínas reguladoras del ciclo celular p21 y ciclina D1 y a la consiguiente reactivación del ciclo celular, de G0 a G1, en neuronas postmitóticas. Además hemos utilizado un ensayo de transcripción in vivo para demostrar que la lesión en el DNA induce una severa inhibición severa inhibición de la transcripción nucleolar y extranucleolar que revierte progresivamente a partir de las 3h post-IR y se normaliza a las 24h post-IR.
La progresiva recuperación de la transcripción se acompaña de la desaparición de los focos transitorios de daño en el DNA, indicando que la reparación del DNA es dependiente de transcripción. La persistencia de 1 a 3 focos nucleares de lesión de DNA a los 3 meses post-IR sugiere que las neuronas sólo reparan los genes transcripcionalmente activos, por un mecanismo dependiente de transcripción. Por su parte, los genes no activos con daño en el DNA se reordenan espacialmente en dominios nucleares donde persiste la señal de alarma de lesión en el DNA, como indica la permanente expresión de la histona H2AX fosforilada en la Ser 133, la quinasa pATM y la proteína 53BP1 (Casafont et al., 2011).
Hemos participado en un proyecto dirigido por el Dr. José Luis Fernández Luna sobre mecanismos celulares y moleculares en el glioblastoma en el que hemos estudiado procesos celulares que participan en el inducción de senescencia en las células tumorales del glioblastoma tratadas con inhibidores de la vía NF-kB (Nogueira et al., 2011).
Finalmente se ha realizado un estudio en colaboración con el Dr. J.R. Naranjo (CNB, Madrid) sobre la importancia de la conjugación con SUMO de la proteína DREAM, un represor transcripcional muy importante en neuronas, para su importación nuclear (Palczewska et al., 2011).