Caracterización de MYBBP como un nuevo gen supresor de tumores

Abstract

El microambiente tumoral es un entorno heterogéneo y dinámico que se caracteriza por las constantes interacciones entre las células tumorales y las células del estroma y los continuos cambios en la distribución de nutrientes esenciales para el desarrollo del tumor. Frecuentemente se producen deficiencias locales y/o temporales en la vascularización del tumor que provocan la ausencia de glucosa, de oxígeno o de otros nutrientes esenciales para el desarrollo del mismo, generando situaciones con altos niveles de estrés celular. La caracterización de los mecanismos moleculares que favorecen la adaptación de las células tumorales a entornos críticos permitiría identificar nuevas dianas con potencial antitumoral. Por este motivo, realizamos un rastreo genético de pérdida de función en ausencia de glucosa en el que identificamos el gen MYB binding protein 1A (MYBBP1A). MYBBP1A es un regulador de factores de transcripción implicado en la regulación de varios procesos biológicos esenciales. En este trabajo hemos analizado muestras de tumores humanos, confirmando que la pérdida de MYBBP1A es un evento genético que se produce en tumores humanos, especialmente en tumores renales. Hemos analizado la expresión de MYBBP1A en una cohorte de 97 pacientes de cáncer renal, en la que hemos observado que la pérdida o reducción de la expresión de MYBBP1A se produce en el 8% de los tumores. Esta pérdida estaba asociada a la aparición de metástasis y peor pronóstico en términos de supervivencia libre de enfermedad y supervivencia global. En base a esta observación y a que se ha descrito que la degradación de MYBBP1A está regulada por pVHL, que se pierde frecuentemente en tumores renales, hemos utilizado líneas celulares de carcinoma renal para estudiar la posible función de MYBBP1A como supresor tumoral. Para estudiar el mecanismo molecular a través del cual MYBBP1A participaría en el proceso de tumorigénesis hemos analizado el efecto de la sobreexpresión y del silenciamiento de MYBBP1A en líneas celulares de carcinoma renal. La sobreexpresión de MYBBP1A suprime el crecimiento celular en todas las líneas celulares utilizadas independientemente del contexto molecular. Por otro lado, el silenciamiento de MYBBP1A induce el aumento de algunas propiedades tumorales en las líneas celulares que expresan c-MYB y no expresan pVHL. En estas líneas la reducción de la expresión de MYBBP1A induce la activación de c-MYB, conduciendo a la activación de la transcripción de sus genes diana CD34 y CXCR4 y al aumento del fenotipo equivalente a célula madre tumoral. Además de inducir el fenotipo de célula madre, hemos encontrado que c-MYB activa la transcripción de PGC-1α. Así mismo, la reducción de MYBBP1A activa a PGC-1α directa e indirectamente. De forma directa, la reducción de MYBBP1A permite la actividad de PGC-1α y de forma indirecta aumenta los niveles de PGC-1α a través de la activación de c-MYB. Finalmente, la activación de PGC-1α conduce al cambio metabólico de glucólisis a OXPHOS, el cual es más eficiente para producir ATP en condiciones de limitación de glucosa. Por tanto, la combinación de estos dos efectos como resultado de la disminución de la expresión de MYBBP1A proporciona una ventaja selectiva a las células tumorales. Además, hemos analizado la expresión de MYBBP1A y su correlación con la expresión de genes de vías de señalización implicadas en los procesos de iniciación y desarrollo tumoral. Hemos observado que la expresión de MYBBP1A correlaciona negativamente con la expresión de genes involucrados en el fenotipo de célula madre, identificando un subgrupo de carcinomas de células renales de células claras con un patrón de expresión característico. También hemos encontrado un conjunto de genes regulados transcripcionalmente por c-MYB cuya expresión correlaciona negativamente con MYBBP1A y positivamente con PGC-1α. Además, hemos identificado un subgrupo de tumores, en torno al 8% del total de las muestras, con un patrón de expresión característico: bajos niveles de expresión de MYBBP1A y altos niveles de expresión de PGC-1α y de los genes diana de c-MYB. Por último, hemos observado que la expresión de MYBBP1A correlaciona negativamente con la expresión de genes del ciclo de los ácidos tricarboxílicos. También hemos encontrado que el 9% de las muestras tumorales presentan bajos niveles de expresión de MYBBP1A y altos niveles de expresión de los genes del ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Por tanto, estos análisis bioinformáticos confirman nuestros datos experimentales.

Tumor microenvironment is heterogeneous and dynamic due to constant tumor and stromal cells interactions and continuous changes in nutrient distribution that are essential for tumor development. Frequently, there is a local and/or temporal lack of efficient vasculature that leads to glucose, oxygen or other nutrients depletion, increasing the stress levels of tumor cells. Characterization of molecular mechanisms that enable tumor cells to adapt to host microenvironments would allow identifying new targets for cancer therapy. To this end, we have performed a genetic loss of function screen in absence of glucose, identifying MYB binding protein 1A (MYBBP1A). MYBBP1A is a regulator of transcription factors involved in the control of several relevant biological processes. In this work we have analyzed the expression of MYBBP1A in human tumors, confirming that MYBBP1A loss is a genetic event found in renal tumors. In a cohort of 97 patients of renal cancer the MYBBP1A expression is lost or reduced in 8% of tumors. This loss was associated with metastasis and poor prognosis, measured by disease free survival and overall survival. Based on this observation and published data that MYBBP1A is a target of pVHL, which is frequently lost in renal tumors, we have used renal carcinoma cell lines to study the possible role of MYBBP1A as a tumor suppressor. In order to study the molecular mechanism through MYBBP1A would take part in tumorigenesis, we analyzed the effect of MYBBP1A overexpression and downregulation in renal carcinoma cell lines. MYBBP1A overexpression suppresses cell growth in all cell lines used regardless of the molecular context. On the other hand, downregulation of MYBBP1A increases some tumor properties in cell lines that express c-MYB and do not express pVHL. In these cell lines downregulation of MYBBP1A induces c-MYB activation, inducing transcriptional activation of its target genes CD34 and CXCR4, which lead to an increase in cancer stem cell-like phenotype. In addition, we have shown that c-MYB induce the transcription of PGC-1α. Hence, MYBBP1A dowrnregulaion activates PGC-1α direct and indirectly. In a direct manner, reduction of the MYBBP1A expression des-represses PGC-1α activity and indirectly increases PGC-1α mRNA levels through c-MYB activation. Finally, PGC-1α activation leads to a metabolic shift from glycolysis to OXPHOS, which is more efficient to produce ATP under glucose limitations. Therefore, combined effects of MYBBP1A downregulation provide selective advantage over other tumor cells. Furthermore, we analyzed MYBBP1A expression and its correlation to the expression of genes of signaling pathways involved in tumor initiation and development. We observed that MYBBP1A correlated negatively with the expression of genes involved in stem cell phenotype, detecting a subgroup of clear cell renal cell carcinomas with a characteristic expression pattern. We have also found some genes regulated transcriptionally by c-MYB whose expression correlated negatively with MYBBP1A and positively with PGC-1α expression. In addition, we identified a subgroup of tumors, 8% of all tumor samples, with a characteristic expression pattern: low expression of MYBBP1A and high expression of PGC-1α and c-MYB target genes. Finally, we observed that MYBBP1A expression correlated negatively with the expression of tricarboxylic acid cycle genes. We also detected that 9% of tumor samples showed low expression of MYBBP1A and high expression of tricarboxylic acid cycle genes. This bioinformatic analysis supports our experimental conclusions.