La citrullinazione come nuovo marcatore diagnostico e bersaglio terapeutico nei tumori alla cervice uterina associati all'infezione da Papillomavirus Umano.

Citrullination is an emerging post-translational modification catalyzed by peptidyl-arginine deiminase (PADs) enzymes that convert peptidyl-arginine to peptidyl-citrulline. In humans, PAD family consists of five isoenzymes (PAD 1-4, 6) involved in multiple physiological processes. However, deregulation of citrullination is associated with several diseases, including cancer. Recently, a role of the citrullination process has also been demonstrated in viral infections, such as those caused by human cytomegalovirus and β-coronavirus. Since high-risk (hr) human papillomaviruses (HPVs) are the main etiological agents of cervical cancer, in this thesis, we characterized the functional role of PAD-mediated citrullination process in HPV-driven transformation in epithelial cells. For this purpose, we used the CaSki cell line, which contains approximately 600 copies of the integrated HPV-16 genome, as an in vitro prototype model of cervical tumorigenesis. We showed that silencing of HPV E6 and E7 oncoproteins does not result in an alteration of the global profile of citrullinated proteins, nor a marked modulation of the expression of the different PAD isoforms. However, the expression of HPV E6 and E7 oncoproteins is significantly impaired by treatment with the pan-PAD pharmacological inhibitor BB-Cl-amidine. Consistently, p53 and p21, the two main targets of HPV oncoproteins, are induced by the pan-PAD inhibitor, which also results in cell growth arrest, driving the cell toward apoptotic processes. Taken together, these results highlight a novel mechanism by which hrHPVs alter host processes involved in cell cycle regulation and survival to promote viral fitness, suggesting that PAD enzymes may represent a target for the development of new antiviral drugs and valuable diagnostic markers effective in preventing cervical cancer progression.

La citrullinazione è una modifica post-traduzionale emergente catalizzata dagli enzimi peptidil-arginina deiminasi (PADs) che convertono la peptidil-arginina in peptidil-citrullina. Nell’uomo, la famiglia PAD è composta da cinque isoenzimi (PAD 1-4, 6) coinvolti in molteplici processi fisiologici. Tuttavia, una deregolazione della citrullinazione è associata a diverse patologie, incluso il cancro. Recentemente, è stato inoltre dimostrato un ruolo del processo di citrullinazione nelle infezioni virali, quali quelle causate dal citomegalovirus umano e dai β-coronavirus. Dal momento che i papillomavirus umani (HPV) ad alto rischio (hr) sono i principali agenti eziologici del carcinoma alla cervice uterina, in questo lavoro di tesi abbiamo caratterizzato il ruolo funzionale del processo di citrullinazione mediata dalle PAD nella trasformazione guidata da HPV nelle cellule epiteliali. A tale scopo, abbiamo utilizzato la linea cellulare CaSki, che contiene circa 600 copie del genoma di HPV-16 integrato, come prototipo in vitro di modello di tumorigenesi alla cervice uterina. Abbiamo dimostrato che il silenziamento delle oncoproteine di HPV E6 ed E7 non determina un’alterazione del profilo globale delle proteine citrullinate, né una spiccata modulazione dell’espressione delle divere isoforme PAD. Tuttavia, l'espressione delle oncoproteine di HPV E6 ed E7 è significativamente compromessa dal trattamento con l'inibitore farmacologico pan-PAD BB-Cl-amidina. Coerentemente, p53 e p21, i due principali bersagli delle oncoproteine di HPV, sono indotti dall'inibitore delle PAD, che determina inoltre l'arresto della crescita cellulare, guidando la cellula verso processi apoptotici. Complessivamente, questi risultati evidenziano un nuovo meccanismo mediante il quale gli hrHPV alterano i processi dell'ospite coinvolti nella regolazione del ciclo cellulare e nella sopravvivenza per favorire la fitness virale, suggerendo che gli enzimi PAD possano rappresentare un bersaglio per lo sviluppo di nuovi farmaci antivirali e validi marcatori diagnostici efficaci nella prevenzione della progressione del cancro cervicale.