Exploring the regulation and function of TIGAR in cancer cells

El gen TP53-lnduced G/yco/ysis and Apoptosis Regulator (TlGAR) se describio en el ano 2006 por el grupo de la Dra. Vousden (Bensaad, 2006) como un gen de respuesta al gen supresor tumoral p53. Desde entonces, numerosos estudios se han centrado en aclarar el papel de este gen en el metabolismo de las celulas tumorales. TIGAR se describio inicialmente como una enzima con actividad bisfosfatasa sobre la fructosa-2,6-bisfosfato, metabolito clave en la regulacion alosterica positiva de la fosfofructoquinasa-1, que cataliza la primera reaccion determinante de la glucolisis. Mediante esta actividad bisfosfatasa, TIGAR reduce los niveles de fructosa-2,6- bisfosfato y, en consecuencia, frena en flujo glucolitico y redirige los metabolitos haca la via de las pentosas fosfato, clave para la generacion de poder reductor en la celula. La sobreexpresion de TIGAR se ha descrito en multiples tumores, asi como en diferentes lineas celulares, lo que indica que este gen confiere una ventaja de crecimiento a estas celulas. La presente tesis doctoral se ha centrado en estudiar la funcion metabolica de TIGAR en los tumores, asi como los mecanismos que regulan su transcripcion. El estudio se ha realizado en lineas celulares de cancer de cervix y de cancer de pulmon en las cuales hemos podido corroborar que TIGAR ejerce una funcion bisfosfatasa sobre la fructosa-2,6-bisfosfato. TIGAR ha demostrado ser clave en la respuesta de las celulas HeLa al bloqueo de la glucolisis, ya sea por la inhibicion de la expresion del gen PFKFB3 mediante la tecnologia de RNA de interferencia, como por el bloqueo de la proteina PFK-2 mediante el farmaco 3PO. Estos estimulos de bloqueo de la glucolisis provocan un aumento del estres oxidativo que a su vez conduce a una induccion de TIGAR mediada por la fosforilacion de la proteina Akt en celulas Hela. La inhibicion de la fosforilacion de Akt previene la induccion de TIGAR. Tambien en celulas HeLa hemos estudiado los cambios metabolicos mas importantes en respuesta a la sobreexpresion y a la inhibicion de TIGAR. Ensayos metabolomicos han determinado que, aunque la varacion de los niveles de TIGAR no provoca cambios significativos en cuanto a la abundancia de los metabolitos analizados, la inhibicion de TIGAR condiciona el flujo de entrada de los metabolitos glucoliticos a ciclo de Krebs. Finalmente, y en relacion a los mecanismos que regulan la transcripcion de TIGAR, hemos podido comprobar que el factor de transcripcion Nrf2, clave en la regulacion de la actividad antioxidante de las celulas tumorales, controla la expresion de TIGAR en celulas Hela. En celulas de cancer de pulmon, donde la sobre activacion de Nrf2 se relaciona con la resistencia a la quimio y radioterapia, la relacion entre Nrf2 y TIGAR parece no ser tan clara y es posible que otros factores jueguen un papel tambien importante en la regulacion de TIGAR en este tipo de tumores. Con los resultados presentados en esta tesis doctoral hemos contribuido a entender mejor el papel de TIGAR en el metabolismo tumoral y hemos sentado las bases para futuros estudios dirigidos al bloqueo de esta proteina en los tumores.