Tesis Doctorado
La proteína kinase CK2 promueve progresión maligna en células de cáncer de colon por medio de la activación del complejo 1 del blanco mamífero de rapamicina (mTORC1)
The protein kinase CK2 promotes malignant progression in colon cancer cells through the activation of mTORC1
Autor
Silva-Pavez, Eduardo Esteban
Institución
Resumen
Diversas rutas de señalización están relacionadas con el desarrollo del cáncer de colon, siendo la vía Wnt/β-catenina una de las más importantes. La proteína kinasa CK2 participa directamente en la activación de esta ruta, lo que lleva al aumento de la expresión de genes blanco de β-catenina, como cox-2, survivina y endotelina-1 (ET-1). ET-1 es capaz de activar diversas vías de señalización, como PI3K/Akt/mTORC1, que cumple un papel esencial en el crecimiento celular y metástasis. A pesar de lo anterior, todavía se desconoce si CK2 regula la expresión de ET-1 por un mecanismo dependiente de la actividad transactivadora de β-catenina y si ET-1 activa la vía PI3K/Akt/mTORC1 en células de cáncer de colon.
En base a estos antecedentes, la hipótesis de esta tesis fue “La proteína kinasa CK2 induce la activación de mTORC1 promoviendo la progresión maligna en células de cáncer de colon”. Para validar esta hipótesis el objetivo general fue: Determinar si el mecanismo por el cual CK2 promueve la progresión maligna de células de cáncer de colon es mediante el aumento de la expresión de ET-1 y/o la activación de la ruta PI3K/Akt/mTORC1. Por su parte, los objetivos específicos fueron: Estudiar si la inhibición de CK2 por silmitasertib regula la viabilidad y tumorigénesis in vitro. Determinar si CK2 induce la expresión de ET-1 y su efecto en la viabilidad y migración. Estudiar si CK2 modula la activación de mTORC1 a través de la activación de Akt. Evaluar el efecto de la activación de mTORC1 inducida por CK2 en la progresión maligna de células de cáncer de colon.
Se utilizaron células no tumorales y de cáncer de colon para evaluar el efecto de la modulación positiva y negativa de la actividad de CK2 sobre la activación de Akt y mTORC1, así como el efecto de la expresión ectópica de una mutante no fosforilable por CK2, Akt-S129A, sobre la activación de mTORC1. Además, se utilizaron diversos inhibidores farmacológicos de CK2, Akt y mTOR, para evaluar la activación de mTORC1 inducida por CK2 en la progresión maligna de células de cáncer de colon.
Los resultados mostraron que la proteína kinasa CK2 promueve la progresión maligna en células de cáncer de colon por medio de la activación de mTOR. La evidencia anterior sugiere que la activación de mTOR es regulada positivamente por la proteína kinasa CK2 a través de fosforilación directa y no por la fosforilación de Akt en Ser-129. Adicionalmente, la inhibición farmacológica de CK2 disminuye los niveles de ARNm de EDN1, los niveles proteicos de prepro-ET-1 y ECE-1, sugiriendo que la modulación negativa de CK2 puede afectar la síntesis de ET-1 y la activación de la vía PI3K/Akt/mTORC1 en células de cáncer de colon. Por último, los resultados in vitro sugieren que la inhibición farmacológica de la actividad de CK2 con silmitasertib tendría una acción antitumoral promisoria en pacientes con cáncer de colon. Colorectal cancer (CRC) has a high mortality due to liver and lung metastasis. In Chile, CRC represents the fourth cancer death cause in both sexes; moreover, CRC is one of the malignant tumors with the highest incidence and mortality rate. At cellular level, various signaling pathways are related to the development of CRC, the PI3K/Akt/mTORC1 pathway being one of the most important. On the other hand, CK2 is a constitutively active Serine/Threonine kinase that is expressed ubiquitously in eukaryotes. Its expression and activity are elevated in cancer. CK2 is directly involved in the hyperactivation of Akt by phosphorylation in Ser-129, which leads to increased expression of β-catenin target genes, such as cox-2 and survivin, which are related to cell proliferation and resistance to apoptosis. Another β-catenin target gene, codes for the peptide endothelin-1 (EDN1), which activates various signaling pathways e.g. PI3K/Akt/mTORC1, where it plays an essential role in the development of various types of cancer, due to its relationship with events that promote survival, cell growth and metastasis. Despite the above, it is still unknown if CK2 regulates the expression of ET-1 by a mechanism dependent on the β-catenin transactivation activity, if ET-1 activates the PI3K/Akt/mTORC1 pathway in CRC, or if the phosphorylation of Akt in Ser-129 by CK2 is necessary for the activation of mTORC1 in CRC. The results obtained from the research that I performed during my doctoral thesis showed that CK2 promotes malignant progression by activating mTORC1 in CRC. Suggesting that mTORC1 activation is upregulated by CK2 through direct phosphorylation and not by the phosphorylation of Akt in Ser-129. Additionally, CK2 pharmacological inhibition decreases EDN1 mRNA levels, prepro-ET-1 and endothelin converting enzyme 1 protein levels, suggesting that negative modulation of CK2 can affect ET-1 synthesis and PI3K/Akt/mTORC1 activation in CRC. Finally, in vitro results suggest that CK2 pharmacological inhibition with silmitasertib would have a promising anti-tumor action in patients with CRC. PFCHA-Becas PFCHA-Becas