Il ruolo delle modificazioni alternative al cap dell'mRNA nel cancro

This thesis explores the role of RNA modifications, focusing on alternative mRNA caps in three different cancer types: non-small cell lung cancer, head and neck squamous cells carcinoma (HNSCC) and triple negative breast cancer. Three enzymes responsible for the formation of alternative RNA caps and their role in cancer progression were analyzed. The first one is TGS1 and its role in telomere maintenance. TGS1 catalyzes the formation of 2,2,7-trymethylguanosine (TMG) cap on telomerase’s RNA (hTR). This alternative cap is essential for localization of telomerase to Cajal Bodies (CBs). These are structures involved in telomere maintenance. Depletion of TGS1 inhibits the recruitment of telomerase, altering the equilibrium between strands' lengths. Furthermore, it causes Alternative Lengthening of Telomeres (ALT) activation, which is dependent on DNA recombination and usually inactivated in telomerase-positive cells. Inhibition of TGS1 could be a therapeutic strategy to block cancer proliferation. The second enzyme analyzed is PCIF1 and its partner protein CTBP2. The complex PCIF1-CTBP2 catalyzes N6-methyl-2'-O-methyladenosine (m6Am) on mRNA. This modification is usually present on the first encoded nucleotide, adjacent to the 5' m7G cap. This complex modifies TET2 mRNA, an oncosuppressor gene. m6Am modification inhibits TET2 translation, reducing its activity and favoring tumor progression. Inhibition of the complex could reactivate TET2 expression, and it can be a possible therapeutic strategy in HNSCC. Lastly, the third enzyme analyzed is BCDIN3D. It's an RNA methyltransferase that modifies pre-miRNAs. In particular, it also modifies let-7 miRNA precursor through which regulates the expression of Aldolase C (ALDOC), a glycolytic enzyme. BCDIN3D depletion reduces ALDOC levels and compromises glycolysis. Inhibition of BCDIN3D o other regulators in let-7 miRNA maturation could be a possible therapeutic strategy to interfere with cancers' metabolism. In synthesis, this thesis highlights the importance of alternative mRNA cap modification and their enzymes in the development and progression of cancer. The understanding of said mechanisms can pave the way for new therapies and cures.

Questa tesi esplora il ruolo delle modifiche dell'RNA, ponendo una particolare attenzione ai cap alternativi dell'mRNA, in tre tipi di cancro: carcinoma polmonare non a piccole cellule, carcinoma squamoso a cellule della testa e del collo (HNSCC) e carcinoma mammario triplo negativo (TNBC). Tre enzimi responsabili della formazione di cap alternativi dell'RNA ed il loro ruolo nella progressione del tumore sono stati analizzati. Il primo è TGS1 e il suo ruolo nel mantenimento dei telomeri. TGS1 catalizza la formazione del cap 2,2,7-trimetilguanosina (TMG) sull'RNA della telomerasi (hTR). Questo cap è essenziale per la localizzazione della telomerasi ai telomeri e ai corpi di Cajal (CB), strutture nucleari cruciali per il mantenimento dei telomeri. La deplezione di TGS1 compromette il reclutamento della telomerasi, portando ad un'alterazione dell'equilibrio dei singoli filamenti del telomero e all'attivazione del meccanismo ALT (Alternative Lengthening of Telomeres). L'ALT, dipendente dalla ricombinazione del DNA, è normalmente represso nelle cellule positive alla telomerasi. L'inibizione di TGS1 potrebbe quindi rappresentare una strategia terapeutica per bloccare la proliferazione tumorale interferendo con il mantenimento dei telomeri. Il secondo enzima il cui ruolo è stato analizzato è PCIF1, la sua proteina partner CTBP2 e la soppressione del gene oncosoppressore TET2. Infatti, PCIF1, in complesso con CTBP2, catalizza la modifica N6-metil-2'-O-methyladenosine (m6Am) sull'mRNA. Questa modifica è tipicamente presente sul primo nucleotide codificante adiacente al cap m7G dell'mRNA. Il complesso PCIF1-CTBP2 deposita la modifica m6Am sull'mRNA di TET2, un gene oncosoppressore che promuove la demetilazione del DNA. La modifica m6Am inibisce la traduzione di TET2, riducendo la sua attività e favorendo la progressione tumorale. L'inibizione del complesso PCIF1-CTBP2 potrebbe ripristinare l'attività di TET2, offrendo una potenziale strategia terapeutica per l'HNSCC. Infine, il terzo enzima preso in studio è BCDIN3D. BCDIN3D è una RNA metiltransferasi che modifica i pre-miRNA, incluso il precursore di let-7. BCDIN3D regola l'espressione di ALDOC, un enzima glicolitico, attraverso un meccanismo non canonico che coinvolge il miRNA let-7. La deplezione di BCDIN3D riduce i livelli di ALDOC e compromette la glicolisi, un processo metabolico spesso alterato nelle cellule tumorali. L'amplificazione di ALDOC è associata a una prognosi sfavorevole nel cancro al seno. L'inibizione di BCDIN3D o di altri regolatori della maturazione di let-7 potrebbe rappresentare una nuova strategia terapeutica per il trattamento del cancro al seno triplo negativo, interferendo con la glicolisi tumorale. In sintesi, questa tesi mette in luce l'importanza delle modifiche del cap dell'mRNA e dei loro enzimi regolatori nello sviluppo e nella progressione del cancro. La comprensione di questi meccanismi apre nuove prospettive per lo sviluppo di terapie antitumorali innovative.