Molecular mechanisms of mitotic cell death.

Abstract

A lo largo del proceso de transformación neoplásica las células adquieren de manera progresiva una seriede alteraciones que les otorgan de la capacidad de sobrevivir, proliferar y diseminarse. Estas funcionesson adquiridas por los distintos tipos tumorales mediante diferentes mecanismos durante el procesosecuencial de tumorigénesis. Un rasgo principal de las células tumorales es la capacidad de proliferaciónincontrolada Malumbres and Barbacid, 2001; Hanahah and Weinberg, 2011. Por ello la quimioterapiaactual se centra en atacar específicamente células con alta tasa proliferativa Chabner et al., 2006 y lasestrategias que interfieren con el ciclo celular parecen ser una buena opción terapéutica. Entre otrasestrategias, el bloqueo específico de la progresión mitótica parece una buena alternativa para evitar elavance tumoral, ya que la mitosis es la fase del ciclo celular de mayor fragilidad y mayor sensibilidad amuerte en respuesta a daño, lo que la convierte en un punto crítico para la intervención terapéutica Chanet al., 2011. A pesar del éxito clínico obtenido por los taxanos y vinca-alcaloides, la primera generaciónde moléculas que inhiben específicamente reguladores mitóticos no ha obtenido el éxito esperado enpacientes, y es por tanto necesario el estudio de estrategias alternativas. Las terapias anti tumoralesenfocadas a bloquear la progresion mitótica se basan en la inducción de mitosis aberrantes, lo que dalugar a parada en mitosis y en algunos casos conducen a la muerte celular. Sin embargo los mecanismosque poseen las células para sobrevivir en parada mitótica no se conocen y el estudio de estosmecanismos es el objetivo de esta tesis doctoral. Para ello, hemos usado como modelo de estudio unratón en el que la deleción genética de Cdc20 puede inducirse de manera condicional. Las célulascarentes de Cdc20 no son capaces de resolver anafase y permanecen paradas en metafase mitóticahasta que finalmente mueren. Usando fibroblastos embrionarios de ratón knock-out condicionales paraCdc20 células hemos realizado una búsqueda de compuestos químicos que afecten específicamente laviabilidad de las células en mitosis. Para ello hemos testado una libreria de 300 compuestos, en suhabilidad para matar especi! ficamente ce! lulas en mitosis. Este estudio nos ha permitido identificar lakinasa Haspin como potencial diana anti mitótica. Haspin se considera una kinasa atípica encargada de lafosforilación mitótica de la histona 3 en la treonina-3, que actúa como un sitio de anclaje para complejopasajero cromosómico Cuny et al., 2012. En células deficientes en Cdc20, la inhibición de Haspinpotencia la muerte celular, mientras que la inhibición de Haspin en cultivos asíncronicos conduce a unaparada mitótica transitoria y muerte en mitosis, de acuerdo con datos previos Dai J et al., 2005;Niedzialdhowska et al., 2012; Wang et al., 2011. Los inhibidores de Haspin son capaces de producir unaparada mitótica más prolongada que el taxol y al mismo tiempo parece ser dependiente de la actividad delpunto de control mitótico, ya que tratamiento con reversina, un inhibidor de Mps1, es capaz de rescatar laduración de mitosis. Usando el mismo modelo genético hemos demostrado que la supervivencia duranteuna mitosis prolongada no solo depende de apoptosis sino también de autofagia. Además, hemoscaracterizado por primera vez la importancia de la plasticidad metabólica en mitosis. Durante la paradamitótica se produce un cambio metabólico desde respiración mitocondrial a glicólisis mediado por AMPK yPFKFB3 implicada en efecto Warburg. Este cambio es esencial para mantener la supervivencia de lascélulas paradas en mitosis por distintos medios y la inhibición de la glicólisis promueve una rápida muertecelular en mitosis. Estos resultados son la base molecular para futuras terapias combinadas dirigidas, nosólo a la progresión del ciclo celular, sino también a alterar el metabolismo.