NUAK1 y cáncer: elucidando los mecanismos moleculares involucrados en la regulación y función de la quinasa NUAK1.

Abstract

NUAK1 es una serina/treonina quinasa miembro de la familia de AMPK-a. NUAK1 regula varios procesos involucrados en tumorigénesis, sin embargo, su regulación y blancos moleculares asociados a estos procesos son aún desconocidos. En este estudio se identificaron nuevos mecanismos moleculares involucrados en la regulación y función de NUAK1 que son dependientes de su localización sub-celular. Utilizando diversos análisis bioinformáticos y mutantes de NUAK1 identificamos una SLN-bipartita funcional conservada entre NUAK1 humano y murino que se localiza hacia la región N-terminal. Realizando análisis de espectrometría de masas y su respectiva validación determinamos que NUAK1 interacciona con la importina-b1, IPO7 y IPO9. Utilizando inhibidores para la importina-b1 y shRNAs para IPO7 y IPO9 validamos que todas ellas son requeridas para el transporte nuclear de NUAK1. Adicionalmente, determinamos que el estrés oxidativo inducido por peróxido de hidrógeno y privación de glucosa inducen la acumulación citoplasmática de NUAK1. Estos resultados determinaron un nuevo mecanismo de regulación de NUAK1 y además sugirieron que existen funciones dependientes de su localización sub-celular. Para evaluar esta idea, realizamos análisis de espectrometría de masas (MudPIT) de la fracción nuclear y citoplasmática de células iMEF expresando FLAGmNUAK1 WT y FLAG-mNUAK1 KR44/71AA, una mutante principalmente citoplasmática. Utilizando diferentes aproximaciones bioinformáticas identificamos potenciales funciones nucleares y citoplasmáticas de NUAK1 asociadas al procesamiento del ARN y al metabolismo de la glucosa. En esta área, se validó que hnRNPK es un nuevo interactor nuclear y potencial blanco de NUAK1 que regula el procesamiento del ARN. Por otro lado, la fosfoglicerato quinasa-1 (PGK1) y las tres isoformas (PFKP, PFKM y PFKL) de la Fosfofructoquinasa-1 (PFK1) son nuevos interactores y potenciales blancos citoplasmáticos de NUAK1 que regulan el metabolismo de la glucosa. La interacción de NUAK1 y PFKP fue modulada por la privación de glucosa y factores de crecimiento que afectaron la localización sub-celular de NUAK1, sugiriendo que el contexto celular es crucial para promover esta interacción. Con estos datos, evaluamos el efecto de NUAK1 sobre la actividad y/o función de PFK1, determinando que NUAK1 inhibe a la PFK, aumenta los niveles de NAPDH y disminuye el estrés oxidativo. Por lo tanto, proponemos que la quinasa NUAK1 regula el metabolismo de la glucosa y el estrés oxidativo, ya que conecta la glicólisis y la vía de las pentosas a través de la regulación de PFK1. Complementario a lo anterior, los péptidos de dos enzimas de la vía de las pentosas; 6PGL (Pgls) y TKT también fueron detectados en los datos de la espectrometría de masas. En resumen, debido a la relevancia de la regulación del metabolismo celular y el estrés oxidativo en la adaptación de las células cancerosas y su supervivencia, los resultados obtenidos sugieren que la inhibición de NUAK1 tiene una potencial aplicación terapéutica dependiendo del tipo de cáncer.