Control del checkpoint de integridad del DNA por proteinquinasa C: implicación en cáncer

Usando la levadura como modelo, nuestro grupo ha introducido un nuevo actor en la respuesta a estrés genotóxico: la proteína quinasa C (PKC). Anteriormente habíamos descrito interacciones genéticas y funcionales que relacionaban a PKC con la ciclina de fase S Clb5, revelando un solapamiento funcional con una nueva función morfogenética para Clb5 y una nueva función relacionada con la integridad genómica para la ruta PKC. Posteriormente, hemos descrito el papel esencial que la MAPK quinasa Slt2 de la ruta PKC juega en la respuesta a estrés genotóxico. Más recientemente, hemos demostrado que la actividad Pkc1 de levadura es esencial para la activación del checkpoint de integridad del DNA en respuesta a numerosos tratamientos genotóxicos y que este mecanismo está evolutivamente conservado desde levaduras a humanos ya que la isoforma PKCδ de mamíferos es capaz de realizar la misma función. Dicha relación es de gran importancia ya que el correcto funcionamiento del checkpoint es fundamental para evitar el cáncer. De hecho, PKCδ ha sido relacionada con el desarrollo de tumores.

El trabajo del grupo pretende avanzar en el conocimiento de las claves moleculares del papel de PKC en el control de la integridad genómica. Esto ayudará a entender su implicación con el cáncer y a abrir nuevas estrategias terapeúticas

Las líneas concretas de trabajo son:

Caracterización de la función de la ruta PKC de levadura en el checkpoint de integridad del DNA

Dado que el mecanismo de control del checkpoint de integridad del DNA por PKC está conservado, el estudio de Pkc1 de levadura puede aportar claves importantes sobre la función de PKCδ. En concreto, se investiga su interacción con la maquinaria implicada en las etapas iniciales del checkpoint, los residuos y dominios en Pkc1 importantes para su función en el control del checkpoint y su relación con el control de los niveles celulares de dNTPs.

Asimismo, se investigan nuevos mecanismos por los que la MAPK Slt2 de la ruta PKC participa en la respuesta celular a estrés genotóxico, investigando su relación con la ciclina C y el transcriptoma tras daño en el DNA.

Uso de la levadura S. cerevisiae para estudiar la función de PKCδ en el checkpoint de integridad del DNA.

El estudio en organismos más sencillos como levaduras puede contribuir al entendimiento de las funciones que lleva a cabo una proteína en sistemas más complejos. Esto es particularmente así en el caso de las familias proteicas como la de PKCs, ya que permite hacer estudios con una de las isoformas en ausencia de las otras. Por ello, en paralelo a los trabajos con Pkc1, se estudia como PKCδ controla el checkpoint de integridad del DNA en levadura. El estudio con PKCδ se completa con el diseño de un bioensayo en levadura que permita estudiar el efecto de compuestos de interés sobre la actividad PKCδ de manera más sencilla y económica y sobre todo, sin interferencias de las otras isoformas de PKC presentes en células de mamíferos.

Regulación del checkpoint de integridad del DNA en células madre de mamíferos por PKCδ

(en colaboración con el Grupo de Neurobiología Molecular dirigido por la Dra. Isabel Fariñas)

Nuestros resultados indican que PKCδ tendría un papel importante en el control del checkpoint en células de mamíferos. Para profundizar en dicha conexión, se está investigando la respuesta a daño en células primarias, más concretamente en células madre neurales por la especial relevancia que el mantenimiento de la integridad genómica tiene en células con un alto poder proliferativo como las células madres y el papel clave que juegan en el cáncer.

Implicación de PKCδ en cáncer

Nuestros resultados indican que PKCδ juega un papel en la activación del checkpoint, por lo que no es sorprendente que PKCδ haya sido relacionada con el desarrollo de tumores. Como una extensión a los trabajos de investigación básica con PKCδ y con el objeto de profundizar en la conexión de PKCδ con el cáncer, se está realizando un estudio sistemático de la actividad PKCδ en las diferentes etapas del desarrollo del carcinoma cutáneo de células escamosas, un cáncer para el que se ha descrito una relación con la actividad PKCδ. Se pretende con ello proporcionar una interpretación mecanística a nivel molecular del desarrollo del cSCC. También se investiga la función de PKCδ en la proliferación y el checkpoint de integridad del DNA en líneas tumorales derivadas de glioma

Nuevos mecanismos de control de reguladores del ciclo celular

Los trabajos del grupo también se centran en el estudio de mecanismos de regulación espacial en el control del ciclo celular, mecanismos que implican el control de la localización subcelular de proteínas clave para la progresión en el ciclo. Se ha estudiado en particular el papel de la carioferina Msn5 en el control de factores de transcripción (Swi6, Swi4, Mbp1, Swi5, Whi5) así como de ciclinas de Start (Cln1, Cln2). Además, se investigan determinantes de la especificidad funcional de ciclinas y la identificación de nuevos mecanismos que controlan la síntesis y degradación de ciclinas (Cln2, Clb2) y otros reguladores del ciclo (Whi7).