Mecanismes de senyalització intracel·lular regulats per la proteïna p19 H-Ras

Abstract

c-H-ras és un gen essencial per a varis processos del cicle cel·lular com són la proliferació cel·lular, aturada del cicle, diferenciació i apoptosis. El seu paper com a oncogen és degut al fet que es presenta mutat en un 30% dels tumors testats i que a més a més s'han demostrat correlacions entre la presència de mutacions i capacitat transformant. El producte del gen c-H-ras és la proteïna p21, que es troba ancorada a la part interna de la membrana plasmàtica i transdueix les senyals extracel·lulars mitjançant canvis de la seva estructura, dramàticament regulats per intercanvi de GDP a GTP (i al contrari). El canvi d'estructura de p21 cap a la forma activa, amb més GTP unit, provoca que la zona efectora de p21 sigui accessible a varis efectors que són el punt de partida d'una cascada d'interaccions que com a últim terme regularan el cicle cel·lular cap a una situació determinada. <br/>El nostre grup d'investigació ha descrit que el gen c-H-ras codifica per una segona proteïna, p19, producte de splicing alternatiu, que es troba entre el citoplasma i el nucli. Degut que p19 no es troba ancorada a la membrana plasmàtica i que a més a més només presenta una activitat residual unidora a GTP, se suposa que aquesta nova proteïna exerceix una funció complementària del gen c-H-ras, que en altres paraules indicaria que la funció d'aquest gen es porta a terme per l'acció de dues proteïnes amb localització cel·lular diferent. <br/>Per tant, els nostres objectius han estat estudiar la localització, funció i regulació de la proteïna p19 H-Ras en funció de diferents factors proteics que interaccionen amb ella. Al mateix temps, s'han realitzat estudis que demostren la regulació de l'expressió i activació de varis factors implicats en la via del complex d'esclerosi tuberosa (Tuberous Sclerosis Complex, TSC) o via de mTOR, per part de p19. Per fer-ho s'ha utilitzat un ampli ventall de tècniques moleculars, com les PCR en temps real, els microarrays d'ADN, o assajos de cicle cel·lular, entre d'altres.<br/>Les nostres investigacions han revelat que la proteïna p19 regula TCTP, un factor amb activitat GEF (guanine exchange factor) envers Rheb, així com hipo- i hiperfosforila Akt i ERK, respectivament, dos inhibidors del complex TSC. Hem proposat que la funció de p19 en la via TSC és regular la fosforilació de p70S6K. A més a més, hem observat que p19 indueix l'expressió dels miRNAs miR-342, miR-206, miR-330, miR-138 i miR-99b. D'altra banda, la proteïna p19 indueix una aturada del cicle cel·lular en la fase G1, efecte que s'atenua parcialment quan inhibim el miR-206. També hem observat la interacció de p19 amb la proteïna p73 tot incrementant l'activitat telomerasa, però no amb p53. De forma interessant, p19 estimula l'expressió de FoxO, aspecte que juntament amb l'aturada en G1/S i la hipofosforilació d'Akt i p70 S6K, dóna lloc al manteniment d'un estat de quiescència reversible, tot prevenint una entrada en el procés d'apoptosi.

c-H-ras is an essential gene for many processes such as proliferation, cycle arrest, differentiation and apoptosis. Its role as an oncogene is due to the fact that it is mutated in 30% of the tumors tested, and that also have shown correlations between the presence of mutations and transforming ability of cancer cells. The product of the c-H-ras gene is the p21 protein, which is anchored on the inner side of the plasma membrane and controles extracellular signals through changes in its structure, dramatically regulated by the exchange of GDP for GTP. The change of structure of p21 into the active form, coupled with GTP, promotes the interaction of p21 to several effectors, which are the starting point for a cascade of interactions that will regulate the cell cycle.<br/>Our research group has reported that the c-H-ras gene encodes for a second protein, p19, a product of alternative splicing, which is located between the nucleus and cytoplasm. Due to the fact that p19 is not anchored in the plasma membrane and that also only has a residual GTP-dependent activity, it is assumed that this protein plays a complementary role of the c-H-ras gene.<br/>Therefore, our objectives have been the study of location, function and regulation of the p19 protein based on various factors that interact with it. At the same time, we performed assays that show the regulation of the expression and activation of several factors involved in the path of tuberous sclerosis complex (Tuberous Sclerosis Complex, TSC) or mTOR pathway by P19. To do this we have used used a wide range of molecular techniques, such as real-time PCR, the DNA microarrays, or cell cycle assays.<br/>Our investigations have revealed that the p19 protein regulates TCTP, a factor with GEF activity (guanine exchange factor) towards Rheb, as well as hypo-and hiper-phosphorilates Akt and ERK, respectively, two inhibitors of the complex TSC. We have proposed that the role of p19 in the TSC is regulated through phosphorylation of p70S6K. In addition, we found that p19 induces the expression of miRNAs miR-342, miR-206, miR-330, miR-138 and mir-99b. On the other hand, the p19 protein induces a cell cycle arrest in the G1 phase, effect that is partially attenuated whit the inhibition of miR-206. We have also observed the interaction of p19 and p73 protein increasing telomerase activity, but not with p53. Interestingly, p19 stimulates the expression of FoxO, something that along with the arrest in G1 / S and hipo-phosphorylation of Akt and p70 S6K, given rise to the maintenance of a reversible state of quiescence, but preventing an entry in apoptosis.