Contribución de los modificadores epigenéticos SIRT en Senescencia celular y Cáncer.

La senescencia celular es un estado en que las células limitan su proliferación en respuesta al estrés o de forma programada. Se describió inicialmente hace más de medio siglo, pero en los últimos años la investigación ha demostrado el papel clave de este proceso en diversas situaciones, desde patologías como el cáncer o la fibrosis hasta el desarrollo embrionario (1). La activación de senescencia provoca, en primera instancia, que la célula deje de dividirse y, eventualmente, puede llevar a su eliminación mediada por el sistema inmune (1). Hoy sabemos que el equilibrio celular, en una gran variedad de situaciones fisiológicas y patológicas, depende en gran medida del correcto funcionamiento de la senescencia celular. Errores en este equilibrio, por exceso o por defecto, pueden tener consecuencias dramáticas, como malformaciones durante el desarrollo o la formación de tumores (1). El cáncer es una enfermedad que se caracteriza por la proliferación descontrolada de las células de un tejido específico, las cuales tienen capacidad de invadir y destruir tejidos por la formación de neoplasias o tumores (2). Esta enfermedad se origina a partir de la desregulación de los mecanismos homeostáticos celulares, que conllevan a que las células puedan alterar el ciclo celular y evadir las rutas de apoptosis (2). Los inhibidores de quinasas dependientes de ciclinas (CDKIs) son proteínas que regulan el ciclo celular en mamíferos mediante su interacción con otras proteínas regulatorias como las ciclinas (Cyc) y las quinasas dependientes de ciclinas (CDK). (2). En general, el complejo formado por Cyc y CDK promueve la proliferación celular mientras que la interacción de éste complejo con CDKIs conduce a la detención del ciclo celular. Estos reguladores inhibitorios o negativos se dividen en dos grandes familias, la familia CIP/KIP donde se incluyen a p21 (CIP), p27 y p57; y la familia INK4 la cual incluye a p16, p15, p18 y p19 (3). Los miembros de la familia CIP/KIP se unen a los complejos CyC/CDK mientras que los miembros de la familia INK4 se unen a CDK-4 y CDK-6 en ausencia de Cyc (3). Se ha demostrado que la sobre-expresión de cualquier CKI provoca una detención en la fase G1 del ciclo celular, evitando la entrada de las células a la fase S de síntesis de ADN, detención que se acompaña de la activación por fosforilación de la proteína del retinoblastona (pRB) (3). Estas propiedades biológicas y bioquímicas de estos CKIs indican que actúan como supresores de tumor y que la deleción, mutación o represión transcripcional podría conducir a un crecimiento celular descontrolado y al cáncer. Estos antecedentes nos permiten plantear que si bien la senescencia celular y el cáncer parecen procesos opuestos tienen mecanismos moleculares comunes como la acumulación del daño del ADN, la inestabilidad genómica, la presencia de mutaciones y/o desregulación de genes involucrados con ciclo celular como lo son las proteínas p21CIP y p16INK4a. Al respecto se tiene muy clara la participación de estas proteínas en senescencia y cáncer. P21CIP es un gen blanco del factor de transcripción p53, que actúa inhibiendo las quinasas dependientes de ciclina y logrando la detención del ciclo celular en fase G1 en respuesta a daño del ADN. Por su parte p16INK4a es un inhibidor de las quinasas dependientes de ciclina CDK4 y CDK6 que mantiene a pRB en su forma activa produciendo también detención del ciclo celular en fase G1 (2). De los mecanismos epigenéticos que regulan la expresión de estos genes se ha reportado que sus promotores pueden estar regulados por la presencia de modificaciones covalentes en los residuos de las histonas (4). En estos casos se han detectado, por ejemplo, enriquecimiento en los niveles de acetilación global de las histonas H3 y H4 en células que han iniciado el proceso de senescencia (1). En cáncer por el contrario se ha reportado que la represión de p16INK4a está relacionada con la presencia de mutaciones inactivantes y de mecanismos epigenéticos asociados con inactivación transcripcional (modificaciones represoras en las histonas y metilación del ADN) (5). De otra parte para p21CIP se ha reportado que su actividad transcripcional está mediada por la presencia de modificaciones covalentes de histonas (6). Uno de los mecanismos ampliamente estudiados como mecanismos represores transcripcionales consiste en la remoción de la acetilación de histonas, marca activadora (4). Esta actividad es catalizada por enzimas con actividad deacetiltransferasas denominadas HDACs (Hystone Deacetylase). Las proteínas SIRT son proteínas con acción deacetiltransferasa que consumen NAD+ para catalizar el proceso (4). Se ha descrito que la expresión de las proteínas SIRT en diferentes órganos difiere en respuesta a procesos de senescencia y cáncer (4). En el presente proyecto se pretende evaluar la contribución de las proteínas SIRT 1, 2, 6 y 7 en procesos de senescencia y cáncer a través de su acción como reguladores de la actividad transcripcional de los genes p21CIP y p16INK4a.