Caratterizzazione di un programma di splicing alternativo associato a "nonsense-mediated decay" coinvolto nella regolazione dell'espressione di DCUN1D5 in cellule di carcinoma mammario

Alternative splicing (AS) is a post-transcriptional mechanism of gene expression regulation that affects more than 95% of human genes. Altered AS plays a direct role in promoting tumor establishment, progression and resistance to therapeutic treatments, and this mechanism is a potential target for innovative anti-cancer therapies. My thesis project was intended to functionally characterize an aberrant AS event in the DCUN1D5 oncogene occurring in metastatic breast cancer cells. I hereby demonstrated that AS exclusion of DCUN1D5 exon 4 introduces in the mature mRNA a premature termination codon (PTC) that generates an unstable transcript degraded through the NMD pathway (AS-NMD), thus modulating the cellular DCUN1D5 expression levels. Notably, breast cancer tissue displays low levels of exon 4 skipping than the healthy one, as it happens in the more aggressive “triple negative” subtype (TNBC) in comparison with the low-metastatic luminal subtype. Accordingly to the presence of an AS-NMD program regulating DCUN1D5 expression, I showed that DCUN1D5 is overexpressed in breast cancer samples compared with normal controls and that an increase in its expression levels is observed in TNBC compared to the luminal subtype. Eventually, I have also suggested a possible molecular mechanism regulating DCUN1D5 splicing that involves the SRSF1 splicing factor as well as its activator SRPK1. Notably, both DCUN1D5 and SRPK1 high expression levels are associated with poor prognosis in breast cancer patients. Collectively, my findings pave the way for a better understanding of DCUN1D5 role in breast cancer and contribute to elucidate the molecular bases for the metastatic progression of this type of tumor.

Lo splicing alternativo è un meccanismo di regolazione post-trascrizionale dell’espressione genica che caratterizza più del 95% dei geni umani. L’alterazione dello splicing alternativo gioca un ruolo diretto nell’insorgenza e nella progressione di un fenotipo tumorale, così come nella resistenza del tumore a trattamenti terapeutici; questo meccanismo è di fatto un potenziale target per terapie anticancro innovative. Lo scopo del mio progetto di tesi è stato di caratterizzare a livello funzionale un evento di AS riguardante l’oncogene DCUN1D5, risultato alterato in cellule di carcinoma mammario con alto potenziale metastatico. Nel mio lavoro, ho dimostrato che l’esclusione dell’esone 4 di DCUN1D5 introduce un codone di stop prematuro lungo la sequenza dell’mRNA, generando così un trascritto instabile degradato tramite il processo di NMD (AS-NMD). In questo modo, il livello dell’espressione totale di DCUN1D5 viene regolato nella cellula. In particolare, i miei dati mostrano che campioni tissutali di carcinoma mammario sono caratterizzati da livelli bassi di esclusione dell’esone 4 rispetto al tessuto sano. Lo stesso accade nel sottotipo “triplo negativo” (TNBC) di carcinoma mammario, considerato più aggressivo e caratterizzato da un basso potenziale metastatico, rispetto al sottotipo luminale. Conseguentemente alla presenza di un programma di AS-NMD che regola l’espressione di DCUN1D5, ho dimostrato che questo gene è sovraespresso in campioni di cancro al seno rispetto ai controlli sani e che si osserva un aumento nella sua espressione nel sottotipo TNBC rispetto a quello luminale. Infine, ho inoltre suggerito un possibile meccanismo molecolare per la regolazione dello splicing di DCUN1D5 che coinvolge il fattore di splicing SRSF1, così come la sua chinasi attivatrice SRPK1. In particolare, sia il livello di espressione di DCUN1D5 sia quello di SRPK1 sono associati a una prognosi peggiore nei pazienti affetti da carcinoma mammario. Complessivamente, i miei risultati gettano le basi per una migliore comprensione del ruolo di DCUN1D5 nel carcinoma mammario e contribuiscono a chiarire le basi molecolari sottostanti l’insorgenza di metastasi in questo tipo di tumore.