Identificación y caracterización de genes de la cascada de Ubiquitinación involucrados en el control del proceso de migración e invasión celular

Abstract

A pesar de los formidables avances logrados en el tratamiento, prevención y detección temprana de un gran número de cánceres, el desarrollo de procesos metastásicos en pacientes afectados con esta enfermedad continúa representando una reducción significativa en su supervivencia y calidad de vida restante. De hecho, la diseminación metastásica de un tumor primario a un segundo sitio es la causa principal de muertes por tumores sólidos. El desarrollo de metástasis requiere que las células tumorales completen una cascada de acontecimientos constituida por etapas bien definidas, que implican interacciones muy diversas entre las células tumorales y el organismo hospedador. El potencial invasivo de las células malignas depende de tres fenómenos: alteraciones en la adhesión celular, degradación proteolítica localizada de la matriz extracelular y movilidad de las células tumorales. Dicho potencial puede verse modificado por alteraciones genéticas en las células tumorales que podrían constituir posibles puntos de intervención terapéutica.La ubiquitinación representa una de las modificaciones post-traduccionales cuyo estudio ha despertado un creciente interés en el ámbito de la oncología molecular, debido a su gran potencial a nivel terapéutico en el tratamiento del cáncer. Prueba de esto último es el hecho que, en muchos casos, alteraciones en distintos componentes de la cascada de ubiquitinación están asociadas a la trasformación maligna de células tumorales y al desarrollo de procesos metastásicos. La cascada de ubiquitinación consiste en una red compleja de enzimas que median la unión covalente de múltiples unidades de ubiquitina a las proteínas, y representa una de las vías metabólicas más importantes que participa en el control de la proteostasis a nivel celular. Por lo tanto, el estudio de los mecanismos moleculares que rigen esta cascada enzimática, junto con el desarrollo de compuestos que inhiben o activen componentes específicos, posee un gran potencial a nivel terapéutico.En el contexto de lo señalado en los párrafos anteriores, el objetivo de esta tesis doctoral es identificar y caracterizar componentes de la cascada de ubiquitinación que representen potenciales nuevos blancos moleculares que puedan ser utilizados en futuros desarrollos y mejoras de las terapias antitumorales actuales. A tal fin se realizó un screen genético utilizando tecnología de ARN de interferencia para encontrar nuevos genes relacionados con el proceso de ubiquitinación que regularan positivamente el potencial migratorio de células tumorales. En particular se focalizó la atención en células derivadas de Cáncer de Mama triple Negativo (CMTN), una neoplasia maligna que posee un mal pronóstico, presenta alto riesgo de recurrencia metastásica y para la cual no se posee en la actualidad una terapia eficaz y específica. Mediante este procedimiento se identificó USP19, una enzima deubiquitinasa (DUB), como un nuevo regulador de los procesos de migración e invasión celular. Asimismo se validó, tanto in vitro, como así también en modelos animales in vivo, el rol que este gen cumple en el control de procesos de tumorigénesis resaltando su alto potencial como posible futuro punto de intervención terapéutico en el tratamiento del cáncer.

Despite formidable advance in the prevention, early detection and treatment of a great number of cancers, the development of metastasis foci in patients suffering from this disease still represents a significant reduction in their survival and life quality. In fact, metastatic dissemination from a primary tumor to a secondary site is the principal cause of death from solid tumors. The invasive potential of malignant cells depends on three phenomena: alterations of cellular adhesion, localized proteolytic degradation of the extracellular matrix and tumor cell motility. The invasive ability is accomplished by a series of molecular and genetic alterations in tumor cells, which could represent putative therapeutic points of intervention. Due to its great potential as a new therapeutic option for the treatment of cancer, ubiquitination has attracted the attentions of the scientific community working on the molecular oncology field. This is based on the observations that several alterations in the levels of different ubiquitin-pathway components are associated with malignant transformation of tumor cells and the generation of metastatic processes. The Ubiquitination cascade consists of a complex network of enzymes that link ubiquitin units to proteins, and represents one of the most important pathways that regulate cellular proteostasis. Therefore, the study of the molecular mechanisms that regulate this enzymatic pathway, together with the development of new compounds that inhibit or activate specific components, may prove extremely important for pharmaceutical intervention in therapy. In relation to the hypothesis outlined in the previous paragraph, the focus of my PhD Thesis is to contribute to the development and improvement of anti-tumoral therapeutic strategies in cancer, by identifying and characterizing components of the Ubiquitination cascade that regulate tumor cell migration and invasion. To this end I performed a genetic screen using the shRNA technology using cells derived from Triple Negative Breast Cancers (TNBC), a malignant disease with poor prognosis, a high metastatic risk and for which there is no specific or effective treatment available. Using this strategy we identified USP19, a deubiquitinase enzyme (DUB), as a new regulator of cellular migration and invasion. Moreover, its role in tumorigenesis was validated both in vitro as well as in animal models in vivo, highlighting its potential as a possible future therapeutic intervention point for the treatment of cancer.