DYRK1A in cancer: good or evil? : Defining properties of DYRK1A kinase as a novel tumor driver

Abstract

DYRK (dual-specificity tyrosine-regulated kinases) is an evolutionary conserved family of protein kinases involved in the regulation of cellular processes, such as proliferation and survival, which play pivotal role in tumor development. In this Thesis work, the potential role of DYRK genes as tumor drivers has been explored through an extensive analysis of The Cancer Genome Atlas data. DYRKs were found altered in tumor samples at different levels. In particular, the dosage sensitive member DYRK1A emerged as a potential tumor driver. Functional screens on DYRK1A cancer somatic mutations showed that most of the mutants analyzed have a strong impact on the catalytic activity and/or stability of the protein, suggesting that DYRK1A loss-of-function is positively selected in cancer. Reversion, by a CRISPR/Cas9 strategy, of a DYRK1A mutant allele to wt in an endometrial cancer cell line strongly impaired tumor cell growth. The DYRK1A tumor suppressive role was confirmed in vivo using mouse tumor xenografts. Finally, an integrated transcriptomic, proteomic and phospho-proteomic analysis has uncovered potential molecular mechanisms underlying the DYRK1A-mediated tumor driver function.

Las proteínas quinasas DYRK (dual-specificity tyrosine-regulated kinases) son una familia evolutivamente conservada que participan en la regulación de procesos celulares con funciones fundamentales en la transformación maligna. En este trabajo de tesis, el papel de los genes DYRK como conductores (drivers) de tumores se ha explorado mediante un extenso análisis de los datos de The Cancer Genome Atlas. El análisis encontró alterados los genes DYRK en muestras de tumores a diferentes niveles, e identificó al miembro de la familia DYRK1A como un potencial gen conductor en un grupo de tumores. Mediante ensayos funcionales se ha demostrado que las mutaciones somáticas de DYRK1A en cáncer investigadas tienen un fuerte impacto en la actividad catalítica y/o la estabilidad de la proteína, lo que sugiere que la perdida de función de DYRK1A se selecciona positivamente en la célula tumoral. La corrección, mediante la técnica CRISPR/Cas9, de una línea celular de cáncer de endometrio mutada en DYRK1A tiene un fuerte impacto en el crecimiento de estas células tumorales, sugiriendo un papel para DYRK1A como supresor de tumores en cáncer de endometrio, que se ha confirmado in vivo en modelos tumorales de xenoinjerto en ratón. Finalmente, un análisis transcriptómico, proteómico y fosfo-proteómico integrado ha desvelado posibles mecanismos moleculares que participan en la función de DYRK1A como supresor tumoral.