Papel de TNKS1 y TNKS2 en el microambiente tumoral: hipoxia y mimetismo vasculogénico

  1. Zamudio Martínez, Esteban
Supervised by:
  1. Francisco Javier Oliver Pozo Co-director
  2. José Manuel Rodríguez Vargas Co-director

Defence university: Universidad de Granada

Fecha de defensa: 14 July 2023

Committee:
  1. Antonio Martínez Ruiz Chair
  2. María del Carmen Ruiz Ruiz Secretary
  3. Sandra María Martín Guerrero Committee member

Type: Thesis

Abstract

La hipoxia es un acontecimiento común y una de las principales fuerzas motrices durante el desarrollo tumoral. La adaptación a la situación de hipoxia (regulada principalmente a través de los factores inducibles por hipoxia, HIFs) implica la expresión de cientos de genes implicados en el mantenimiento de la supervivencia celular. La adaptación tumoral a la hipoxia incluye la formación de nuevos vasos y la activación de la glicólisis. Todos estos cambios facilitan la supervivencia celular, el crecimiento tumoral, la migración y la metástasis, por lo que la hipoxia constituye una de las principales fuerzas motrices del desarrollo tumoral. Es innegable la necesidad de identificar nuevos mecanismos reguladores de HIF para evitar la adaptación de las células tumorales a la hipoxia. La familia PARP o poli-ADP-ribosa polimerasa consta de 17 miembros que intervienen en multitud de vías de señalización, principalmente mediante la adición de unidades de ADP ribosa como monómero o polímero a un gran número de sustratos. El principal miembro, PARP1, es responsable del 90% de la PARilación necesaria para mantener la homeostasis celular. Su expresión y función están alteradas en varios tipos de tumores, lo que ha llevado a la existencia de cuatro inhibidores aprobados por la FDA para el tratamiento del cáncer de mama, ovario y próstata. Durante más de 10 años, nuestro laboratorio se ha centrado en el estudio de PARP1 en numerosos procesos relacionados con el cáncer, descubriendo que su inhibición juega un papel clave en la adaptación de las células tumorales a la hipoxia, así como en el proceso de mimetismo vasculogénico y normalización vascular. Teniendo en cuenta el papel del proceso de PARilación mediado por tankirasas en la degradación selectiva de proteínas PARiladas, decidimos estudiar el posible efecto de TNKS1/2 sobre la estabilidad y actividad transcripcional de HIF-1α durante la hipoxia, así como su posible contribución a la formación de mimetismo vasculogénico, que hace referencia a la capacidad de las células tumorales de adquirir parcialmente un fenotipo endotelial que les permite formar una red de tubos pseudoendoteliales para nutrir el tumor en condiciones de hipoxia. De hecho, resultados recientes de nuestro grupo han demostrado que tanto la inhibición de PARP1 como su pérdida producen una pérdida de estabilidad del factor de transcripción HIF-1α. Los resultados de la primera parte de esta tesis doctoral indican que existen dos posibles mecanismos que relacionan las tankirasas con el factor de transcripción HIF-1α. Por un lado, hemos demostrado que HIF-1α interacciona con ambas tankirasas tanto en normoxia como en hipoxia, aunque el significado funcional de esta interacción está aún por dilucidar. Por otro lado, hemos observado que la pérdida de ambas tankirasas, pero no su inhibición catalítica, provoca una disminución de la transcripción de HIF-1α en varios modelos tumorales. Como consecuencia de este efecto, los niveles de proteína HIF-1α se reducen, comprometiendo su actividad como factor de transcripción. Así, en nuestro modelo, la ausencia de tankirasa conduce también a una disminución en la expresión de genes cuya inducción se ha descrito que depende principalmente de HIF-1α, como los genes de proteínas implicadas en la glicólisis (CA9, HK2, PDK1, PFKFB3 y PFKFB4) y en la mitofagia (BNIP3). Por lo tanto, estos resultados proporcionan un nuevo mecanismo que permitiría la inhibición de la adaptación metabólica a la hipoxia mediada por tankirasa. En el contexto del mimetismo vasculogénico, los resultados previos de nuestro laboratorio revelaron la importancia de la proteína VE-cadherina y la fosforilación del residuo Y658 en la formación del mimetismo vasculogénico en células de melanoma uveal y cutáneo. En el segundo capítulo de la tesis hemos demostrado que existe un complejo formado por VE-cadherina, bcatenina y el factor de transcripción TCF4 que se produce a nivel nuclear. Este complejo induce la formación de MV a través de la regulación de genes de la vía Wnt/b-catenina como TWIST1. En este caso, no se ha demostrado que las tankirasas tengan un papel directo en el mecanismo descubierto, sino que actúan a través de la degradación de b-catenina mediada por axina 1. En consecuencia, hemos descubierto una nueva aplicación de los inhibidores de tankirasa para prevenir la formación de mimetismo vasculogénico en melanoma uveal. En conjunto, los resultados de este trabajo corroboran el creciente interés que las tankirasas han ido adquiriendo en los últimos años en el contexto del cáncer. Este grupo de proteínas puede desempeñar un papel importante en varios aspectos relevantes del microambiente tumoral, como la adaptación a la hipoxia o la formación de mimetismo vasculogénico. Por lo tanto, creemos que es necesario seguir investigando para dilucidar las implicaciones de las tankirasas como moduladoras del microambiente tumoral y descubrir nuevas vías en las que TNKS1/2 estén implicadas.