El procesamiento aberrante de intermediarios replicativos en mitosis causa inestabilidad cromosómica pero no conduce a la muerte de células deficientes en la quinasa CHK1

Abstract

El cáncer es una enfermedad dinámica caracterizada por cambios en la composición genómica de las células tumorales a lo largo del tiempo. La inestabilidad cromosómica, que implica la pérdida y/o ganancia de cromosomas enteros y/o fragmentos de cromosomas en cada evento de duplicación celular es el gran impulsor de esta variabilidad. Estas alteraciones genéticas pueden proveer ventajas evolutivas a las células malignas, facilitando su adaptación a entornos adversos y contribuyendo a la generación de tumores resistentes a tratamientos oncológicos. Debido a que los tratamientos quimioterapéuticos pueden aumentar la inestabilidad cromosómica de una población tumoral, las drogas quimioterapéuticas se consideran “armas de doble filo”. Por un lado, inducen muerte tumoral; pero por el otro lado, aumentan la inestabilidad cromosómica de la población residual que sobrevive, generando una oportunidad de adquirir resistencia tumoral al tratamiento. Mientras la mayoría de las estrategias de optimización de quimioterapias se focalizan en aumentar la muerte celular, en esta tesis nos vamos a focalizar en optimizar las quimioterapias suprimiendo el crecimiento tumoral sin inducir inestabilidad cromosómica. La fuente de la inestabilidad cromosómica es multicausal; por lo tanto, determinar el mecanismo molecular que subyace cada quimioterapia es central para poder controlarla. Esta tesis se focaliza en la exploración de los eventos moleculares que preceden a la inestabilidad cromosómica en células deficientes en la quinasa de chequeo 1 o CHK1. Dado su potencial en la inducción de muerte celular, los inhibidores de esta quinasa están siendo evaluados en ensayos clínicos avanzados. A pesar que se sabe que la inhibición de CHK1 también induce inestabilidad cromosómica, no se han identificado los mecanismos moleculares implicados en el desarrollo de tal inestabilidad. En esta tesis identificamos los gatillos moleculares de la inestabilidad cromosómica causada por la deficiencia en CHK1. Comprobamos que la inestabilidad cromosómica tiene su origen en el traspaso a mitosis de regiones de ADN que no completaron su duplicación en la fase S previa del ciclo celular. Si bien la síntesis de ADN en mitosis (MiDAS) tiene el potencial de finalizar la duplicación de las secuencias de ADN no duplicadas en fase S, comprobamos que en células deficientes en CHK1 los nucleótidos disponibles son insuficientes para abastecer la demanda de MiDAS. Demostramos que la baja disponibilidad de este reactivo, esencial para la síntesis de ADN, provoca el procesamiento de los intermediarios replicativos en mitosis dependiente de MUS81-EME1, una endonucleasa que reconoce intermediarios replicativos atascados. Mostramos además que los cortes en el ADN generados por MUS81-EME1 son los promotores de la inestabilidad cromosómica en células deficientes en CHK1. Habiendo desentrañado las bases moleculares de la inestabilidad cromosómica en células deficientes en CHK1, determinamos el grado de interconexión entre la inestabilidad cromosómica y la muerte celular. Nuestros experimentos demuestran que la inestabilidad cromosómica y la muerte celular ocasionadas por el silenciamiento de CHK1 derivan de dos vías moleculares independientes y, por lo tanto, pueden inhibirse selectivamente. Dado que la inestabilidad cromosómica puede promover resistencia al tratamiento oncológico, y que es un efecto secundario común de las quimioterapias, nuestros hallazgos implican la posibilidad de optimizar las terapias dirigidas hacia CHK1 al inducir muerte celular sin que esto conlleve riesgo de inducir inestabilidad cromosómica.