New insights into CtIP protein: expression in breast cancer and regulation by sumoylation

Abstract

[ES]: Las roturas de doble cadena representan el tipo más nocivo entre todas las posibles lesiones que pueden ocurrir en el ADN, ya que ponen en peligro la viabilidad celular y la estabilidad genómica. Las células eucariotas han desarrollado dos vías principales de reparación para minimizar el riesgo de las roturas de doble cadena: la unión de extremos no homólogos y la recombinación homóloga. Un correcto balance entre ambas rutas es de vital importancia para asegurar la correcta reparación de los cortes y la estabilidad genómica. Por lo tanto, la desregulación en la elección entre ambas vías de reparación puede causar distintas enfermedades humanas, entre las que destaca el cáncer. La resección de los extremos de ADN es un mecanismo que promueve la reparación de los cortes de doble cadena a través de recombinación homóloga e impide la actuación de la maquinaria de la unión de extremos no homólogos. Por lo tanto, la resección supone un importante punto de control y de elección entre ambas rutas, que a su vez es controlada por la proteína nuclear CtIP. La actividad de CtIP en células humanas está sujeta a una fuerte regulación a nivel de diversas modificaciones postraduccionales e interacciones con otras proteínas. En esta Tesis investigamos el papel de CtIP en el mantenimiento de la estabilidad genómica desde dos perspectivas distintas. En primer lugar, analizamos los niveles de CtIP a nivel de proteína en tejidos de cáncer de mama, y encontramos que la expresión de CtIP es nula en una alta proporción de tumores, especialmente en los tumores clasificados como triple negativos. En segundo lugar, demostramos que CtIP es un sustrato de sumoilación en células humanas. Esta modificación postraduccional de CtIP, mediada por la ligasa de SUMO CBX4, es necesaria para el proceso de resección y de recombinación homóloga de las roturas de doble cadena. Por lo tanto, en esta Tesis identificamos una nueva modificación reguladora de CtIP que participa en el mantenimiento de la estabilidad genómica, y demostramos la existencia de una fuerte conexión entre la pérdida de CtIP y el desarrollo de tumores de mama de carácter agresivo.

[EN]: DNA double strand breaks (DSBs) are highly cytotoxic DNA lesions that threaten cellular viability and genomic stability. To avoid the deleterious outcomes of persistent DSBs, eukaryotic cells have developed two main repair pathways: Non homologous end joining (NHEJ) and Homologous recombination (HR). The choice between these two pathways is a key event in the accurate repair of the breaks and the maintenance of genome stability. Consequently, a deregulation in the repair pathway choice can result in the development of several human diseases, including cancer. The best-known decision point resides in the DNA end resection process, which channel DSB repair through HR, and depends on the nuclear protein CtIP. The activity of CtIP is extensively modulated in human cells by post-translational modifications and interaction with many different proteins. In this Thesis, we investigated the role of CtIP in the maintenance of genomic stability at two different levels. First, we studied CtIP protein levels in breast cancer, and we showed that CtIP is frequently lost in breast tumors, especially in the triple negative subtype. Moreover, we demonstrated that CtIP is sumoylated in human cells by the SUMO ligase CBX4, and that this post-translational modification is required for DNA end resection and homologous recombination. Thus, here we identify a new regulatory modification of CtIP involved in the maintenance of genomic stability and provide a strong connection of CtIP loss to aggressive phenotypes in breast cancer.