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Deciphering the context of cancer cell dependency on p38a MAPK

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Universitat de Barcelona. Facultat de Medicina i Ciències de la Salut

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[eng] Eukaryotic cells rely on the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways to respond to different stimuli and change their behaviour accordingly. Among the MAPKs, the p38 family is primarily activated by stress stimuli and includes four members: p38ɑ, p38β, p38γ and p38δ, of which p38ɑ is the most ubiquitously expressed and better characterized one. The ability of p38ɑ signalling to regulate multiple cellular processes is of particular interest in cancer biology, as it has been described to have both tumour suppressive and tumour supportive roles in different models of tumorigenesis. Although p38ɑ has been suggested as a potential target to impair tumour progression in certain tumour types, this is not a universal property and the contexts determining cancer cell-intrinsic p38α dependency are still elusive.

In an effort to investigate the p38ɑ dependent cellular processes, we have performed a genome-wide CRISPR/Cas9 screening using a breast cancer model in which p38ɑ depletion has been shown to be deleterious. We found that targeting Zcchc14 or p38ɑ increases the viability of the p38ɑ KO cancer cells, identifying them as potential mediators of the deleterious effects observed in the absence of p38ɑ. Among the factors that sensitize the cancer cells to the loss of p38ɑ, we identified mTOR signalling and mitochondrial translation as two processes whose impairment enhances the deleterious effect of p38ɑ downregulation. In parallel, we have leveraged the use of publicly available datasets and identified 75 cancer cell lines predicted to be dependent on p38 signalling. We have experimentally validated this dependency on p38ɑ in the MIA PaCa-2 and SUP-T1 cancer cell lines, and identified the p38ɑ activators MKK3 and MEKK4 as potential co- dependencies in a subset of the p38 dependent cancer cell lines.

In summary, we describe novel potential mediators of p38ɑ MAPK functions in cancer cells, and new models of cancer cell dependency on p38ɑ. Altogether, these results should allow a better characterization of the contexts in which p38ɑ becomes critical for cancer cell fitness.

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[spa] Las células eucarióticas utilizan las vías de señalización de las MAPKs (de sus siglas en inglés mitogen-activated protein kinases) para responder a diferentes estímulos y cambiar su comportamiento en consecuencia. La familia de p38 MAPK se activa principalmente por estímulos de estrés e incluye cuatro miembros, p38ɑ, p38β, p38γ y p38δ, de los cuales p38ɑ es el que se expresa de manera más ubicua y está mejor caracterizado. La implicación de p38α en multitud de procesos celulares es especialmente relevante en el contexto de la biología del cáncer, ya que se ha descrito que tiene funciones tanto de supresión tumoral como de promotor del desarrollo tumoral en diferentes modelos de tumorigénesis. Por ello, aunque se ha sugerido que p38α es una potencial diana terapéutica en algunos tipos de tumores, ésta no es una propiedad universal, subrayando la necesidad de entender en qué situaciones la actividad de p38α puede ser importante para las células tumorales.
En un esfuerzo por esclarecer los procesos celulares que dependen de p38α, hemos realizado un cribado genético utilizando la tecnología CRISPR/Cas9 en un modelo de cáncer de mama en el cual se ha demostrado que la depleción de p38α reduce la viabilidad de las células. Ésta estrategia nos ha permitido identificar a Zcchc14 y p38δ como potenciales mediadores de los efectos nocivos que se producen al deplecionar p38ɑ. También hemos observado que interfiriendo con la vía de señalización de mTOR o con la traducción mitocondrial se potencian los efectos perjudiciales de la depleción de p38ɑ. En paralelo, y para completar el estudio de la importancia del contexto en el papel de p38ɑ en cáncer, hemos usado las bases de datos públicas para identificar 75 líneas celulares tumorales cuya viabilidad dependería, según las predicciones, de esta vía de señalización. Hemos validado experimentalmente esta dependencia de p38ɑ en las líneas celulares MIA PaCa-2 y SUP-T1, y hemos identificado los activadores de p38ɑ MKK3 y MEKK4 como potenciales codependencias en un subgrupo de líneas celulares dependientes de p38ɑ.
En resumen, hemos identificado potenciales mediadores de las funciones de p38ɑ MAPK en células tumorales, y una serie de nuevos modelos celulares dependientes de p38ɑ. Estos resultados deberían permitir una mejor caracterización de los contextos tumorales en los que p38ɑ desempeña un papel crítico para la viabilidad de las células tumorales.

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Tesis Doctorals - Facultat - Medicina i Ciències de la Salut

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Deciphering the context of cancer cell dependency on p38a MAPK