Determinación del papel de la proteína quinasa MNK1b en cáncer de mama y desarrollo de aptámeros como posibles herramientas para su regulación

Resumen

Las proteínas quinasas que interaccionan con MAPK (MNKs) están codificadas por dos genes, MNK1 y MNK2, cada uno de los cuales da lugar a dos isoformas distintas por procesamiento alternativo (MNK1a, MNK1b y MNK2a, MNK2b). MNK1b es de menor tamaño y tiene mayor actividad basal que MNK1a. A diferencia de MNK1a, que es una proteína de distribución citoplasmática, MNK1b presenta una localización citoplasmática y nuclear. El sustrato mejor caracterizado de las MNKs es el factor de iniciación eucariótico 4E (eIF4E), que en el citoplasma es necesario para la traducción dependiente de cap, y en el núcleo modula la expresión génica, ya que participa en el transporte del núcleo al citoplasma de mRNAs específicos, relacionados con proliferación y crecimiento celular, y aumenta su eficiencia traduccional. El eIF4E se encuentra sobreexpresado en una gran variedad de tipos de cáncer lo que se relaciona con la progresión de la enfermedad. Esta Tesis Doctoral se propone estudiar el papel de MNK1b en la tumorogénesis y determinar su potencial como marcador tumoral y diana terapéutica en cáncer de mama, caracterizar los mecanismos moleculares que median la actividad tumorogénica de MNK1b e identificar aptámeros específicos contra MNK1b y analizar su potencial como herramientas diagnósticas y terapéuticas. Para ello, hemos estudiado los niveles de expresión y fosforilación de distintas proteínas en muestras tumorales y controles procedentes de pacientes con cáncer de mama correspondientes a los subtipos moleculares LA, LB, HER2 y TN, así como en las líneas celulares de mama MCF7 (LA), MDA-MB-231 (TN) y BT474 (LB). Además, hemos analizado el papel de MNK1 en la viabilidad celular y en la capacidad clonogénica de las líneas celulares de mama. Finalmente, hemos seleccionado aptámeros, moléculas de DNA de cadena sencilla que adoptan estructuras tridimensionales que les permiten unirse a una diana con alta afinidad y especificidad, frente a MNK1b mediante la tecnología SELEX, y estudiado su capacidad de unión a las quinasas y su efecto sobre la actividad biológica de las mismas. Los resultados muestran que la proteína quinasa MNK1b puede considerarse un marcador de tumores HER2 negativos, ya que existe una correlación inversa entre la sobreexpresión de HER2 y la de MNK1b en tumores de mama. Por otra parte, no existe una correlación entre la fosforilación global del eIF4E en las células tumorales y los niveles de expresión de MNK1b. Sin embargo, no puede descartarse la participación de MNK1b en la fosforilación diferencial del eIF4E en los distintos compartimentos celulares o en la fosforilación de otros posibles sustratos aún sin identificar. El estudio de las vías de señalización celular permite concluir que la vía de PI3K/AKT/mTOR/4E-BP1 parece ser la máxima responsable de los altos niveles de fosforilación del eIF4E en las células BT474, en las que las vías de las MAPKs están inhibidas. Los aptámeros apMNK2F y apMNK3R pueden considerarse buenos candidatos para ser utilizados como moléculas de biorreconocimiento en sistemas diagnósticos de tumores de mama, ya que, aunque reconocen las dos isoformas de MNK1, se unen a MNK1b con mayor afinidad. Este hecho se debe a que el dominio de unión de los aptámeros a la quinasa está localizado en la región comprendida entre los aminoácidos comunes a ambas isoformas y la región específica de MNK1b. Los aptámeros apMNK2F, apMNK3R y apMNK4R podrían ser utilizados en el futuro desarrollo de sistemas terapéuticos, ya que son capaces de disminuir la proliferación y capacidad clonogénica de células de cáncer de mama.