Identification of MIDORI: a novel microprotein that regulates epithelial-mesenchymal plasticity

Resumen

Avances recientes en las técnicas de perfilado de ribosomas, peptidómica y análisis bioinformático han desvelado que muchas regiones genómicas que fueron anotadas como no codificantes en realidad codifican proteínas pequeñas conservadas evolutivamente. Estas proteínas, de menos de 100 aminoácidos de longitud, se han denominado microproteínas, micropéptidos o SEP (de small-ORF encoded polypeptides). A día de hoy, solo unos pocos se han caracterizado funcionalmente, pero se han revelado como una nueva clase de reguladores moleculares con funciones cruciales en muchos procesos celulares, como el empalme del ARN, la reparación del ADN y el metabolismo mitocondrial. Estos sorprendentes descubrimientos han abierto un nuevo campo de estudio, con miles de microproteínas con potencial clínico a la espera de ser caracterizadas._x000D_ La plasticidad celular es la capacidad de las células de cambiar su identidad y transitar entre distintos estados celulares. Se sabe que es una propiedad fundamental para el desarrollo embrionario y la regeneración de tejidos, pero ya ha quedado claro que la plasticidad celular también es crucial para las células tumorales, que se aprovechan de este proceso para aumentar su capacidad de adaptación._x000D_ En esta tesis doctoral nos planteamos como objetivo principal identificar y caracterizar nuevas microproteínas reguladoras de la plasticidad en células tumorales. Usando un algoritmo bioinformático hemos identificado MIDORI, una microproteína conservada a lo largo de la evolución codificada por ZEB2-AS1, un gen mal anotado como un ARN largo no codificante (lncRNA). ZEB2-AS1 se transcribe por la señalización de TGFβ y es necesario para la transición epitelio-mesénquima (EMT). De hecho, hemos observado que la expresión de MIDORI aumenta con TGFβ, así como con estrés genotóxico y ER. Sorprendentemente, nuestros datos demuestran que MIDORI regula negativamente el programa de transcripción mesenquimal en muchos tipos celulares y bloquea la inducción de EMT. Hemos analizado el papel de MIDORI en varios procesos relacionados con la EMT. En células de cáncer de mama, MIDORI induce la formación de uniones adherentes, reduce la secreción de citoquinas pro-inflamatorias, y reduce la migración y la invasión celular in vitro. Mas aún, MIDORI es capaz de inhibir la colonización metastásica in vivo. A nivel de mecanismo, hemos observado que MIDORI reduce la activación de los efectores de la vía del TGFβ SMAD2, ERK1/2 y NF-kB, y que interactúa con MYBBP1A, un represor transcripcional de NF-kB, lo que sugiere que MIDORI podría estar bloqueando la EMT mediante la regulación de la transcripción._x000D_ En línea con el papel de MIDORI en las células cancerosas, nuestros estudios también han revelado que MIDORI mejora la reprogramación de fibroblastos embrionarios de ratón (MEFs) a células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), un proceso que requiere una transición mesénquima-epitelial (MET). El medio acondicionado de MEFs que sobreexpresan MIDORI promueve también la reprogramación celular, lo que sugiere que MIDORI mejora la reprogramación de una manera extrínseca. Además, hemos descubierto que MIDORI endógeno se expresa en las primeras etapas de la reprogramación, cuando se produce MET, y su deficiencia reduce drásticamente la eficiencia de la reprogramación. Mas aún, hemos observado que los MEFs deficientes en MIDORI muestran una dinámica transcripcional desregulada de genes relacionados con EMT y un aumento en la expresión de los genes supresores de tumores p16INK4A y p19ARF durante la reprogramación. De hecho, los MEFs deficientes en MIDORI son propensos a entrar en senescencia celular, lo que sugiere que MIDORI regula la reprogramación, al menos en parte, al regular la entrada en senescencia celular._x000D_ En resumen, en este trabajo hemos identificado MIDORI, una nueva microproteína inducida por estrés que actúa como efector de un circuito de retroalimentación negativa que revierte la EMT. Nuestros datos arrojan luz sobre la regulación de la plasticidad epitelio-mesenquima y descubren una potencial diana terapeutica.

Fecha de lectura	29 nov 2022
Idioma original	Inglés
Supervisor	Maria Abad Méndez (Director/a)