The function of NEK5 kinase in normal and cancer cells : from the identification of physiological substrates to the development of new inhibitors

Autor: Ferezin, Camila de Castro, 1990
Přispěvatelé: Kobarg, Jörg, 1965, Silveira, Leonardo dos Reis, Baqui, Munira Muhammad Abdel, Figueira, Ana Carolina Migliorini, Leopoldino, Andréia Machado, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Biologia Funcional e Molecular, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Jörg Kobarg Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As NEKs (Nima Related Kinases) são uma família de 11 membros proteínas quinases que regulam importantes funções celulares. Por controlarem eventos importantes, como a mitose, replicação e reparo do DNA e também funções relacionadas ao metabolismo celular como apoptose, funções mitocondriais e citoesqueleto, as NEKs muitas vezes encontram-se mutadas ou alteradas em células cancerígenas, sendo portanto potenciais alvos terapêuticas para o tratamento de tumores. Dentre as NEKs, a quinase NEK5 é um dos membros menos estudados família, com estudos anteriores apontando para sua relação na resposta ao dano de DNA e funções mitocondriais. A participação e alteração de NEK5 em cancer de próstata e de mama já foi descrita, mas os mecanismos subjacentes à essas alterações ainda não são claros. Este trabalho teve como principal objetivo entender e descrever as funções reguladas pela quinase NEK5 em células normais e cancerígenas em qual tivemos duas abordagens distintas. Em um primeiro momento, estudamos o envolvimento da quinase com a regulação da homeostase mitocondrial e sua função na manutenção do mtDNA. Aqui, mostramos que a superexpressão de NEK5 selvagem (NEK5WT) e da sua versão inativa (NEK5K33A - kinase dead) alteram a massa, potencial de membrane e integridade do mtDNA, de uma maneira quinase-dependente. Também mostramos que NEK5 interage com LonP1 participando do eixo de sinalização LonP1-TFAM, e que sua interação com LonP1 pode estar relacionada ao reparo do dano no mtDNA, uma vez que a interação NEK5-LonP1 aumenta diante de dano oxidativo. Em um segundo momento, com intuito de entender o papel da NEK5 em transformações malignas, exploramos a rede de interações proteicas, identificando possíveis parceiros de interações e vias de sinalizações reguladas por NEK5 em modelo de cancer de mama. Utilizando técnicas de Proteômica baseadas em Espectometria de Massas, construímos uma rede de interações com potenciais parceiros diretos e vias de sinalizações afetadas pela expressão da quinase em células que epiteliais de mama. Demonstramos que a superexpressão da quinase NEK5 leva ao aumento da formação de colônia e aumento dos acinos mamários em cultura celular 3D (Matrigel), levando também à alteração morfológica dos acinos mamários. Neste trabalho, também exploramos vias de sinalização reguladas por NEK que são dependentes e independentes de sua função quinásica, utilizando expressão de mutantes como kinase-dead e kinase-domain, e demonstramos possíveis processos biológicos regulados por NEK5 e sua atividade quinásica. De uma maneira geral, os dados gerados neste trabalho contribuiram com nosso entendimento acerca da quinase NEK5 e servirão como base para investigações futuras Abstract: The NEKs (Nima Related Kinases) are a family of eleven protein kinases that regulate important cellular functions. Because they control essential events, such as mitosis, DNA Replication and Repair and also functions related to cell-metabolism such as apoptosis, mitochondrial functions and cytoskeleton organization, NEKs are often mutated or altered in cancer cells, thus being potential therapeutic targets for tumors malignancies. Among the NEK family, NEK5 is one of the least characterized family members, with previous studies pointing to its relationship with DNA Damage Response and mitochondrial functions. The participation of NEK5 in prostate and breast cancer have already been described elsewhere, although the mechanisms underlying these alterations are still unclear. The main goal of this work is to understand and describe the functions regulated by NEK5 in normal and cancer cells, and to achieve that, we followed two different approaches. At first, we studied the involvement of NEK5 with mitochondrial homeostasis and its role in mtDNA maintenance. Here, we showed that the overexpression of wild-type NEK5 (NEK5WT) and its inactive version (NEK5K33A - kinase-dead) alters the mitochondrial mass and membrane potential, and it is involved with mtDNA integrity in a kinase-dependent manner. We have also shown that NEK5 interacts with LonP1 participating in the LonP1-TFAM signaling axis and this interaction might be related to mtDNA Repair since NEK5-LonP1 interaction increases upon oxidative damage. In the second moment of this work, in order to understand the role of NEK5 in malignant transformations, we explored the network of protein interactions, identifying possible partners interactions and signaling pathways regulated by NEK5 in breast cancer model. Using Proteomics techniques based on Mass Spectrometry, we built a network of interactions with potential direct partners and signaling pathways affected by the expression of NEK5 in epithelial breast cells. We demonstrated that the overexpression of NEK5 leads to an increase in colony formation and an increase in breast acini in 3D cell culture (Matrigel), also leading to morphological alteration of the acini. In this work, we also explored NEK5-regulated signaling pathways that are dependent on and independent of its kinase function, using the expression of mutants such as kinase-dead and kinase-domain, and demonstrated possible biological processes regulated by NEK5 and its kinase activity. In general, the data generated in this work contributed to our understanding of the NEK5 kinase biology and will serve as a basis for future investigations Doutorado Bioquímica Doutora em Biologia Funcional e Molecular FAPESP 2016/10530-5; 2019/11435-4 CAPES 001
Databáze: OpenAIRE
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