Paper de l’exonucleasa TREX2 en la biología i patologia de la pell

Abstract

TREX2 (three-prime repair exonuclease 2) és una exonucleasa no processiva 3'-5', expressada específicament en la pell que pot estar implicada en el manteniment de la integritat del genoma editant els extrems 3' del DNA en diversos processos, des de la replicació a la reparació del dany passant per la degradació en l'apoptosi.

L'estudi de TREX2 mitjançant immunohistofluorescència de mostres humanes de lesions precanceroses (queratosis actínica) i tumors derivats de queratinòcits, incloent cSCC (cutaneous squamous cell carcinomas) i HNSCCs (head and neck SCC), revela que en les carcinogènesis escamoses l'expressió de TREX2 pateix es troba alterada. La deleció de Trex2 en ratolins provoca un augment de la susceptibilitat de tumors induïts en pell provocats per radiació ultraviolada B (UVB). TREX2 promou l'eliminació del DNA danyat i l'apoptosi dels queratinòcits en les pells de ratolí irradiades amb UVB. Les lesions al DNA induïdes per UVB (CPD: cyclobutane pyrimidine_dimers), són més persistents en les pells dels ratolins Trex21- respecte els wt, paral• lelament també es dóna una menor activació de la caspasa 3, indicador d'apoptosi, en les pells Trex21-.

Els resultat obtinguts en queratinòcits wt i deficients en TREX2 in vitxo reflexen una multifuncionalitat de la proteïna TREX2 intervenint en la reparació del dany al DNA en resposta a la radiació UV i promovent l'apoptosi de forma irreversible, essent aquesta última funció la que preval. TREX2 pot ser reclutada diferencialment a diferents localitzacions subnuclears en funció de l'estat de la cromatina, com per exemple els micronuclis i les regions de cromatina poc condensada. Els estudis de co-immunoprecipitació demostren que TREX2 interacciona amb yH2AX, així TREX2 pot accedir als extrems lliures del DNA interaccionant amb la proteïna H2AX fosforilada, preferentment en la cromatina destinada a ser degradada.

L'estudi histopatològic de les pells de ratolins irradiats amb UVB, revela que els ratolins Trex21- són més resistents que els wt a la inflamació de la pell induïda per UVB. Addicionalment, en les pells irradiades repetidament del ratolí Trex2-/, l'augment en el nombre de capes cel• lulars en l'epidermis com a mesura de protecció de la pell contra la irradiació, és menor que en el wt. En resum, les nostres dades subratllen la rellevància de TREX2 a l'hora de promoure la resposta inflamatòria contra la UVB.

Per altra part, a lesions psoriàsiques es dóna un fort increment i canvis en el patró d'expressió de TREX2 respecte la pell sana. La deficiència de TREX2 a ratolins disminueix el fenotip psoriàsic induït per l'Imiquimod. Concretament, TREX2 afavoreix la mort cel• lular i la resposta inflamatòria inicial. A més a més, TREX2 està implicada en la degradació del DNA durant la diferenciació terminal dels corneòcits, disminuint la paraqueratosi. Així, TREX2 té un paper actiu i rellevant en el desenvolupament de la patogènesi associada a la psoriasi.

TREX2 is a 3 '-DNA exonuclease specifically expressed in keratinocytes that acts as tumor suppressor in skin carcinogenesis, but the importance in human pathologies like carcinogenesis and psoriasis and the underlying mechanisms remained unknown. Here, we investigated the relevance and molecular events of TREX2 in the DNA damage skin response. TREX2 expression was up-regulated by chronic exposure to ultraviolet (UV) radiation, whereas was de-regulated or lost in human squamous cell carcinomas (SCCs). TREX2 deficiency in mice enhanced the susceptibility to UVB-induced skin carcinogenesis, which was associated with alterations in DNA damage removal and degradation, cell death and inflammation, indicating multifaceted functions of TREX2. Notably, TREX2 deficiency diminished the up-regulation of key cytokines related to DNA repair and antitumor immunity. Interestingly, TREX2 was recruited to low-density chromatin regions in nuclei that were beginning to condensate chromatin and to micronuclei, interacting with phosphorylated H2AX histone (yH2AX). Altogether, our data establish cell and non-cell autonomous functions of TREX2 in the defense against UV-induced skin carcinogenesis.

Moreover TREX2 is overexpressed in psoriasic lesions. To elucidate the importance of this exonuclease in the development of the disease, we induced a skin inflammation in mice by topical application of Imiquimod. The Trex24- mice were more resistant to the Imiquimod-induced skin inflammation than wt. Thus, clinical parameters like skin thickness, erythema and scaling were lower in the Trex24- mice compared to the wt, whereas parakeratosis was more abundant in the Trex24- skins. Altogether, our results show thatTREX2 contribute to the pathologic features of psoriasis by enhancing the keratinocyte apoptosis and the inflammation in response to Imiquimod application.