Estudio de la función de NUAK1 como regulador de la actividad mitocondrial en líneas celulares de cáncer.

Abstract

NUAK1 es una serina/treonina quinasa miembro de la familia de AMPK- que posee localización nuclear y citoplasmática dependiendo de la línea celular de cáncer. NUAK1 se encuentra sobreexpresado en múltiples tipos de cáncer, donde muestra una expresión dependiente del grado de malignidad de los tejidos cancerosos, por lo que se asocia a un mal pronóstico del paciente. La expresión de NUAK1 ha sido relacionada a varios procesos involucrados en la progresión tumoral, como la supervivencia celular, la proliferación celular, la migración, la invasión y la metástasis. En células de hepatocarcinoma, NUAK1 participa en el mantenimiento de los niveles de ATP, sin embargo, los mecanismos subyacentes y su asociación con la localización subcelular de NUAK1 no han sido dilucidados. Para estudiar lo anterior, investigamos el rol de NUAK1 citosólico en la bioenergética, glicólisis y el metabolismo oxidativo de células cancerosas. Primero, evaluamos los niveles de ATP y la tasa de consumo de oxígeno mitocondrial en modelos celulares con NUAK1 sobreexpresado o inhibido. Con lo anterior determinamos que la sobreexpresión de NUAK1 citosólico se asocia con la producción de ATP mitocondrial. Luego, por ensayo de coinmunoprecipitación postulamos que lo anterior, posiblemente, ocurre a través de la interacción de la subunidad ATP5A. Además, evaluamos la función de NUAK1 sobre el potencial de membrana mitocondrial, mediante microscopía fluorescente in vivo con tinción de TMRE (tetrametilrodaminaetiléster). Como se esperaba, la sobreexpresión de NUAK1 citosólico disminuyó el potencial de membrana mitocondrial, mientras que la inhibición de NUAK1 lo aumentó, lo que aportó evidencia de que NUAK1, localizado en el citosol, está involucrado en la regulación de la función mitocondrial. De manera complementaria, la inhibición de NUAK1 alteró drásticamente la morfología mitocondrial, generando estructuras de "donut" mitocondrial. Respecto a lo anterior, mostramos evidencia de que estas alteraciones morfológicas estaban asociadas a un desequilibrio de estrés oxidativo. Finalmente, evaluamos la tasa glicolítica y el lactato extracelular en modelos celulares con NUAK1 sobreexpresado o inhibido. En nuestros resultados, encontramos que la inhibición de NUAK1 citosólico disminuyó tanto la capacidad de respiración mitocondrial como la capacidad glicolítica. Es interesante destacar que NUAK1 en su localización nuclear fue asociado a la promoción de la glicólisis y del switch glicolítico. Este trabajo entrega información sobre el rol transversal de NUAK1 en el mantenimiento de la bioenergética de células de cáncer, dependiendo de su localización subcelular. Además, por primera vez mostramos evidencia de que NUAK1 tiene una función central en la glicólisis y en las capacidades metabólicas. Las funciones metabólicas de NUAK1 identificadas en este trabajo podrían ser relevantes para la comprensión de la progresión tumoral y el mal pronóstico de varios tipos de cáncer. Futuros estudios permitirán comprender los mecanismos moleculares asociados a las funciones metabólicas de NUAK1.