Implicació de la proteïna P27 en la regulació de la respiració cel·lular

Abstract

[cat] La proteïna p27kip1 (p27) va ser inicialment descrita com a reguladora del cicle cel·lular per la seva capacitat d'inhibir gran part dels complexos ciclina-cdk. Tanmateix, evidència científica recent descriu que p27 exerceix una funció com a regulador transcripcional de gens implicats en múltiples activitats biològiques. Resultats procedents d'un microarray d'expressió en MEFs WT i p27 KO quiescents indiquen que p27 regula l'expressió de gens involucrats en el metabolisme energètic cel·lular. Concretament, aquests codifiquen per a proteïnes relacionades amb la fosforilació oxidativa, la biogènesi mitocondrial i el metabolisme de la glucosa. En models experimentals de MEFs p27 KO l'absència de p27 comporta canvis metabòlics que sustenten les necessitats metabòliques de les cèl·lules proliferants. Concretament, l' activitat del complex I de la cadena de transport d' electrons es veu reduïda per escassetat de diverses de les subunitats que el constitueixen. Assaigs ChIP-qPCR demostren la presència d' un domini de p27 a la cromatina molt proper al lloc d' inici de la transcripció del gen Ndufs3, amb potencials implicacions en la seva regulació transcripcional. D'altra banda, la falta de p27 en aquestes cèl·lules promou un metabolisme glicolític a través de l'expressió de Pfk-p, Pkm2, Pdk1 i Slc16a3. De la mateixa manera, identifiquem un lloc d' unió de p27 ocupant el seu promotor. Els assajos de sincronització cel·lular per privació sèrica a MEFs revelen que els nivells de p27 al llarg del cicle cel·lular correlacionen negativament amb l'expressió de gens glicolítics. En aquesta línia, p27 s'integraria com una proteïna clau que coordinaria el metabolisme i el cicle cel·lular dirigint, compassadament, canvis metabòlics necessaris per al procés de divisió cel·lular. S'ha reportat que baixos nivells nuclears de p27 s'associen directament amb mal pronòstic en tumors. A més, nombrosos estudis indiquen que la sobrexpressió de p27 en cèl·lules tumorals és suficient per induir la parada de cicle cel·lular i l'apoptosi. Amb aquestes dades, hem dut a terme assajos de quimiosensibilitat in vitro usant compostos farmacològiques el mecanisme d' acció dels quals radiqui a inhibir les principals vies associades a la pèrdua funcional de p27 en el nucli: degradació, deslocalització i inactivació per fosforilació. Proposem una estratègia terapèutica basada en l'administració farmacològica combinada de Dasatinib i SB225002 amb l'objectiu restituir l'activitat nuclear de p27. A tall de resum, aquesta tesi pretén posar de manifest la relació biològica existent entre els elements reguladors del cicle cel·lular i el metabolisme energètic de la cèl·lula centrant-se en p27, la cadena de transport d'electrons i el metabolisme de la glucosa. Postulem que p27, en un model transcripcional dependent de p130, podria participar en la reprogramació metabòlica de les proliferants i, especialment, en la glicòlisi aeròbica o efecte Warburg de les cèl·lules tumorals.

[spa] La proteína p27kip1 (p27) fue inicialmente descrita como reguladora del ciclo celular por su capacidad de inhibir gran parte de los complejos ciclina-cdk. Sin embargo, evidencia científica reciente describe que p27 ejerce una función como regulador transcripcional de genes implicados en múltiples actividades biológicas. Resultados procedentes de un microarray de expresión en MEFs WT y p27 KO quiescentes indican que p27 regula la expresión de genes involucrados en el metabolismo energético celular. Concretamente, éstos codifican para proteínas relacionadas con la fosforilación oxidativa, la biogénesis mitocondrial y el metabolismo de la glucosa. En modelos experimentales de MEFs p27 KO la ausencia de p27 conlleva a cambios metabólicos que sustentan las necesidades metabólicas de las células proliferantes. Concretamente, la actividad del complejo I de la cadena de transporte de electrones se ve reducida por escasez de varias de las subunidades que lo constituyen. Ensayos ChIP-qPCR demuestran la presencia de un dominio de p27 a la cromatina muy próximo al lugar de inicio de la transcripción del gen Ndufs3, con potenciales implicaciones en su regulación transcripcional. Por otro lado, la falta de p27 en estas células promueve un metabolismo glicolítico a través de la expresión de Pfk-p, Pkm2, Pdk1 y Slc16a3. De la misma manera, identificamos un lugar de unión de p27 ocupando su promotor. Los ensayos de sincronización celular por privación sérica en MEFs revelan que los niveles de p27 a lo largo del ciclo celular correlacionan negativamente con la expresión de genes glicolíticos. En esta línea, p27 se integraría como una proteína clave que coordinaría el metabolismo y el ciclo celular dirigiendo, acompasadamente, cambios metabólicos necesarios para el proceso de división celular. Se ha reportado que bajos niveles nucleares de p27 se asocian directamente con mal pronóstico en tumores. Además, numerosos estudios indican que la sobrexpresión de p27 en células tumorales es suficiente para inducir la parada de ciclo celular y la apoptosis. Con estos datos, hemos llevado a cabo ensayos de quimiosensibilidad in vitro usando compuestos farmacológicos cuyo mecanismo de acción radique en inhibir las principales vías asociadas a la pérdida funcional de p27 en el núcleo: degradación, deslocalización e inactivación por fosforilación. Proponemos una estrategia terapéutica basada en la administración farmacológica combinada de Dasatinib y SB225002 con el objetivo restituir la actividad nuclear de p27. A modo de resumen, esta tesis pretende poner de manifiesto la relación biológica existente entre los elementos reguladores del ciclo celular y el metabolismo energético de la célula centrándose en p27, la cadena de transporte de electrones y el metabolismo de la glucosa. Postulamos que p27, en un modelo transcripcional dependiente de p130, podría participar en la reprogramación metabólica de las proliferantes y, especialmente, en la glicólisis aeróbica o efecto Warburg de las células tumorales.