Deconstructing p53-mediated DNA repair mechanisms in tumour suppression

Abstract

El supressor tumoral p53 és el gen mutat amb més freqüència en els càncers humans i regula un ampli programa transcripcional que protegeix contra la transformació maligna. Tanmateix, la complexitat d’aquesta xarxa fa difícil de discernir les contribucions específiques de cadascun dels seus efectors.

En aquesta tesi hem emprat dos enfocaments complementaris per investigar la supressió tumoral mediada per p53. En primer lloc, hem dut a terme un cribratge exploratori basat en CRISPR/Cas9 dirigit a gens relacionats amb la reparació de l’ADN i el cicle cel·lular per tal d’identificar nous supressors tumorals regulats per p53. Aquesta anàlisi ha revelat diversos candidats, incloent-hi efectors ja coneguts com CDKN1A (p21), el que reforça el seu el paper crític en la coordinació de l’aturada del cicle cel·lular i la regulació transcripcional. Paral·lelament, hem realitzat un estudi en profunditat de POLK, una DNA-polimerasa regulada per p53 implicada en la supressió tumoral en models murins de limfoma Eµ-Myc. Els nostres resultats indiquen que POLK està involucrada en la restricció del comportament maligne de les cèl·lules i en la preservació de la integritat genòmica, especialment sota condicions d’estrès replicatiu. En conjunt, aquests resultats subratllen la rellevància de POLK dins la xarxa de p53 i la seva contribució a la supressió tumoral en contextos oncogènics específics, incloent-hi el càncer de pulmó.

El gen supresor tumoral p53 es el gen con mayor frecuencia de mutación en los cánceres humanos y regula un amplio programa transcripcional que protege a las células de la transformación en células cancerígenas. Sin embargo, la complejidad de esta red dificulta discernir las contribuciones específicas de cada uno de los factores involucrados.

En esta tesis hemos empleado dos enfoques complementarios para investigar la supresión tumoral que regula p53. En primer lugar, hemos llevado a cabo un cribado exploratorio basado en la técnica de CRISPR/Cas9, dirigiéndola hacia la exploración de genes relacionados con la reparación del ADN y el ciclo celular, con el objetivo de identificar nuevos supresores tumorales regulados por p53. Este análisis ha revelado varios candidatos, entre ellos genes ya conocidos como CDKN1A (p21), lo que refuerza su papel esencial en la coordinación de la detención del ciclo celular y la regulación transcripcional. Paralelamente, hemos realizado un estudio en profundidad sobre POLK, una ADN polimerasa regulada por p53, descrita previamente como esencial en la supresión tumoral en modelos murinos de linfoma Eµ-Myc. Nuestros resultados indican que POLK participa en la restricción del comportamiento maligno de las células y en la preservación de la integridad genómica, especialmente bajo condiciones de estrés replicativo. En conjunto, estos hallazgos subrayan la relevancia de POLK dentro de la red de p53 y su contribución a la supresión tumoral en contextos oncogénicos específicos, en particular, en el cáncer de pulmón.

The tumour suppressor p53 is the most frequently mutated gene across human cancers and orchestrates a broad transcriptional program that safeguards against malignant transformation. However, the complexity of this network makes it challenging to disentangle the specific contributions of individual downstream effectors.

In this thesis, we employed two complementary approaches to investigate p53-mediated tumour suppression. First, we carried out an exploratory CRISPR/Cas9 screen targeting DNA repair and cell cycle-related genes to identify novel tumour suppressors acting downstream of p53. This analysis revealed several candidates, including known effectors such as CDKN1A (p21), whose critical role in coordinating cell cycle arrest and transcriptional regulation was further supported. In parallel, we performed an in-depth study of POLK, a p53-regulated DNA polymerase previously implicated in tumour suppression in murine Eµ-Myc-driven lymphoma models. Our results support a role for POLK in restraining malignant cell behaviour and preserving genome integrity, particularly under conditions of replication stress. Together, these findings underscore the relevance of POLK within the p53 network and its contribution to tumour suppression in specific oncogenic contexts, including LUAD