Deubiquitinating enzymes at the crossroads of lipid metabolism and cancer

Deregulated lipid metabolism has been recognized as a critical alteration that supports the development and growth of various types of tumors. Changes in lipid metabolism enable reprogramming of energetics and availability of synthetic intermediates and signaling mediators that can have pleiotropic effects in cellular physiology. The identification of critical factors that reshape lipid metabolism during oncogenesis can provide targets for the development of novel therapeutic protocols. Enzymes are an attractive class of molecules for the development of therapeutic compounds. This review focuses on deubiquitinating enzymes (DUBs) that have been implicated both in lipid and cellular homeostatic processes. In certain cases, a causative link between the two processes is mediated by the deubiquitinating enzyme whereas in other cases we present evidence that support a possible role for the DUB as the underlying linker of lipid content and cell growth deregulation. Collectively, our report highlights critical nodes of deubiquitination-dependent metabolic and growth regulatory processes that can be interrogated further for a detailed understanding of cancer promoting mechanisms and therapeutic exploitation

The Tumor Suppressor CYLD Inhibits Mammary Epithelial to Mesenchymal Transition by the Coordinated Inhibition of YAP/TAZ and TGFβ Signaling

Downregulation of the cylindromatosis (CYLD) tumor suppressor has been associated with breast cancer development and progression. Here, we report a critical role for CYLD in maintaining the phenotype of mammary epithelial cells in vitro and in vivo. CYLD downregulation or inactivation induced an epithelial to mesenchymal transition of mammary epithelial cells that was dependent on the concomitant activation of the transcription factors Yes-associated protein (YAP)/transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ) and transforming growth factor beta (TGF�)signaling. CYLD inactivation enhanced the nuclear localization of YAP/TAZ and the phosphorylation of Small Mothers Against Decapentaplegic (SMAD)2/3 proteins in confluent cell culture conditions. Consistent with these findings were the hyperplastic alterations of CYLD-deficient mouse mammary epithelia, which were associated with enhanced nuclear expression of the YAP/TAZ transcription factors. Furthermore, in human breast cancer samples, downregulation of CYLD expression correlates with enhanced YAP/TAZ-regulated target gene expression. Our results identify CYLD as a critical regulator of a signaling node that prevents the coordinated activation of YAP/TAZ and the TGF� pathway in mammary epithelial cells, in order to maintain their phenotypic identity and homeostasis. Consequently, they provide a novel conceptual framework that supports and explains a causal implication of deficient CYLD expression in aggressive human breast cancers

The role of tumor suppressor Cyld in lipid homeostasis

The tumor suppressor CYLD is a deubiquitinase that displays specificity towards Lysine-63 and Methionine-1 polyubiquitin chains. Mutations in the Cyld gene have been associated with the development of various types of cancer. CYLD regulates an array of physiological functions, including cell cycle, programmed cell death as well as developmental processes. The implication of CYLD in the regulation of immune responses and inflammation is well established. The aim of this study was the investigation of the role of CYLD in adipose tissue homeostasis and lipogenesis. Towards this goal, in vitro models of preadipocytes, transformed hepatocytes and sebocytes were developed, incorporating genetic elements guiding the induced overexpression of the normal or catalytically inactive CYLD or the targeted ablation of CYLD, utilizing the pInducer20 and CRISPR/Cas9 systems respectively. Additionally, adipose tissue homeostasis was assessed in conditionally modified mice, in which CYLD was expressed normally or lacked exon 9 in a manner specific to the adipose tissue, by utilization of a Cre-loxP system. Under the tested conditions, efficient adipocyte differentiation of preadipocyte cell cultures was achieved. However, no statistically significant correlation between the differentiation efficiency and expression levels of CYLD was observed. The assessment of lipid content displayed lipid accumulation after induction of lipogenesis. However, the expression of CYLD did not correlate significantly with lipogenesis in the cell lines tested. The investigation of the role of CYLD in adipose tissue homeostasis showed potential implication of CYLD in the regulation of adipose tissue inflammation and/or adipocyte survival in mice fed a normal diet as well as in mice developing diet-induced obesity by administration of high-fat diet. The relevant evidence concern differential expression of genes implicated in inflammation and chemotaxis and differences in the degree of formation of crown-like structures. Given the role of chronic inflammation in the adipose tissue in the development of characteristics of metabolic syndrome, further elucidation of the effect of CYLD in the regulation of adipose tissue inflammation could reveal new pathways linking obesity to inflammation and extend the capabilities towards developing new therapeutic approaches.Η πρωτεΐνη CYLD είναι προϊόν του γονιδίου Cyld και έχει χαρακτηριστεί ως μια ογκοκατασταλτική απoουβικουιτινάση που εξειδικεύεται στην υδρόλυση αλυσίδων πολυουβικουιτίνης διασυνδεόμενων μέσω λυσίνης 63 ή μεθειονίνης 1. Μεταλλάξεις του Cyld έχουν συσχετιστεί με διάφορους τύπους καρκίνου. Η CYLD ρυθμίζει ένα φάσμα από φυσιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένων του κυτταρικού κύκλου, του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου και διαφόρων αναπτυξιακών διεργασιών. Καλά χαρακτηρισμένος είναι ο ρόλος της CYLD στη ρύθμιση ανοσοαποκρίσεων και μηχανισμών φλεγμονής. Στόχος αυτής της διατριβής ήταν η διερεύνηση του ρόλου της CYLD στην ομοιόσταση του λιπώδους ιστού και τη λιπογένεση. Η in vitro ανάλυση αυτών των φαινομένων έγινε με την ανάπτυξη κυτταρικών σειρών προλιποκυττάρων, καρκινικών ηπατοκυττάρων και κυττάρων σμηγματογόνου αδένα που χαρακτηρίζονταν από επαγόμενη υπερέκφραση της φυσιολογικής ή καταλυτικά ανενεργής CYLD ή από απαλοιφή της έκφρασής της, με χρήση των συστημάτων pInducer20 και CRISPR/Cas9 αντίστοιχα. Οι αναλύσεις που αφορούσαν το λιπώδη ιστό πραγματοποιήθηκαν σε διαγονιδιακούς μύες που χαρακτηρίζονταν από στοχευμένη στο λιπώδη ιστό απαλοιφή του εξωνίου 9 του Cyld, που κωδικοποιεί για την καταλυτική επικράτειά της πρωτεΐνης CYLD, με χρήση του συστήματος Cre-loxP. Παρατηρήθηκε υψηλή αποδοτικότητα διαφοροποίησης προλιποκυττάρων προς λιποκύτταρα, χωρίς ωστόσο να προκύπτει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της αποδοτικότητας διαφοροποίησης και των επιπέδων έκφρασης της CYLD. Στα κυτταρικά μοντέλα λιπογένεσης παρατηρήθηκε αυξημένη συσσώρευση λιπιδίων κατόπιν διέγερσης της αποταμίευσής τους. Η έκφραση της CYLD δεν φάνηκε να συνδέεται σε στατιστικά σημαντικό βαθμό με τα ενδοκυτταρικά επίπεδα λιπιδίων στις κυτταρικές σειρές που μελετήθηκαν. Η ανάλυση του ρόλου της CYLD στην ομοιόσταση του λιπώδους ιστού μυών ανέδειξε πιθανή εμπλοκή της στην ρύθμιση μηχανισμών φλεγμονής ή/και κυτταρικής επιβίωσης τόσο σε φυσιολογικές συνθήκες, όσο και σε συνθήκες που προωθούν την ανάπτυξη παχυσαρκίας με χρήση ειδικών τροφών. Οι σχετικές ενδείξεις αφορούν διαφορές στην έκφραση προφλεγμονωδών χημειοκινών και τη στρατολόγηση μακροφάγων στο λιπώδη ιστό που δημιουργούν δομές που προσομοιάζουν σε στέμμα (crown-like structures). Δεδομένου του ρόλου της χρόνιας φλεγμονής του λιπώδους ιστού στην ανάπτυξη νοσηροτήτων που σχετίζονται με το μεταβολικό σύνδρομο, η περεταίρω ανάλυση των μηχανισμών μέσω των οποίων η CYLD ρυθμίζει την ανάπτυξη φλεγμονής στο λιπώδη ιστό μπορεί να αναδείξει νέες οδούς μέσω των οποίων συσχετίζεται η παχυσαρκία με τη φλεγμονή και να επεκτείνει τις δυνατότητες ανάπτυξης νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων