The prostate is an important accessory gland of the male reproductive system.
Its genesis, development and function are strictly regulated by cell signaling
pathways. Understanding such pathways is important to better understand the
molecular and cellular events that underlie two frequently diagnosed diseases
in men over 50—benign prostate hyperplasia and prostate cancer (PCa). PCa
remains one of the most common malignancies in men worldwide and, despite
recent advances in PCa diagnosis and treatment, clinical management is still
challenging.
Reversible phosphorylation is one of the key cellular mechanisms for regulating
the activation state of proteins and, consequently, their downstream signaling
cascade(s). Protein phosphatase 1 (PP1)—one of the most relevant
serine/threonine phosphatases—participates in several cellular processes, from
cell cycle to cytoskeleton dynamics. Its activity, or deregulation, has also been
associated with the development and progression of various diseases,
including cancer. In PCa, PP1 is known to promote the androgen receptor (AR)
activity—a central player in PCa development and progression and the main
target of clinically-approved pharmacological interventions for the management
of the disease at early castration-naïve stages. However, few studies have
addressed PP1 in PCa.
Therefore, this study aimed to characterize the expression of PP1 in PCa and
to identify its interactome for a better understanding of its function and
identification of potential new biomarkers and/or therapeutic targets. To that
end, we analyzed the expression of the PP1 catalytic isoforms in normal and
tumoral conditions of the prostate and found them to be differentially
expressed. In addition, our results provide evidence for potential isoform specific roles, emphasizing the need for isoform-dedicated studies. We then
proceed our study with the characterization of the PP-1G's (gamma isoform)
interactome in PCa, using a combination of biochemical and bioinformatics
approaches. This allowed us to highlight particularly relevant interactors that
would be of interest to further address in future studies. Finally, we designed
and synthesized cell-penetrating peptides based on the PP1-docking motifs
present in the AR's amino acid sequence. The peptides were successfully
internalized by PCa cells and decreased the viability of both androgen dependent and castration-resistant PCa cells when used in combination.A próstata é uma importante glândula acessória do sistema reprodutor
masculino. A sua génese, desenvolvimento e função são estritamente
reguladas por vias de sinalização celular, cujo conhecimento permite uma
melhor compreensão dos eventos moleculares e celulares subjacentes ao
desenvolvimento de duas doenças frequentemente diagnosticadas em homens
com mais de 50 anos: a hiperplasia benigna da próstata e o cancro da próstata
(CaP). O CaP continua a ser uma das neoplasias malignas mais comuns em
homens em todo o mundo e, apesar dos avanços recentes no seu diagnóstico
e tratamento, a sua gestão clínica continua a ser desafiante.
A fosforilação reversível é um dos principais mecanismos de regulação do
estado de ativação das proteínas e, consequentemente, das cascatas de
sinalização celular por elas mediadas. A proteína fosfatase 1 (PP1)—um dos
principais catalisadores celulares de reações de desfosforilação em resíduos
de serina e treonina—participa em inúmeros processos celulares, desde o ciclo
celular à dinâmica do citoesqueleto. A sua atividade, ou desregulação da
mesma, tem sido também associada ao desenvolvimento e progressão de
várias doenças, como o cancro. No CaP, sabe-se que a PP1 promove a
atividade do recetor de androgénios (AR)—um fator de transcrição central na
carcinogénese da próstata e o principal alvo das intervenções farmacológicas
clinicamente aprovadas para o tratamento da doença em estadios iniciais.
Contudo, são escassos os estudos dedicados à PP1 no CaP.
Assim, este estudo surge com o objetivo de caracterizar a expressão da PP1
no CaP e de identificar o seu interatoma para uma melhor compreensão da
sua função e identificação de potenciais novos biomarcadores e/ou alvos
terapêuticos para a doença. Neste sentido, analisamos a expressão das
isoformas catalíticas PP1 em condições normais e tumorais da próstata e
descobrimos que eram diferencialmente expressas. Além disso, os nossos
resultados apontam para a existência de funções específicas de cada
isoforma. Prosseguimos com a caracterização do interatoma da isoforma
gama, PP-1G, no CaP, usando uma combinação de abordagens bioquímicas e
bioinformáticas. Isto permitiu-nos identificar interatores particularmente
relevantes para investigação detalhada em estudos futuros. Por último,
desenhamos e sintetizamos péptidos derivados dos motivos de ligação à PP1
presentes na sequência de aminoácidos do AR, que mostramos serem
internalizados por modelos celulares de CaP e diminuírem a viabilidade
celular, mesmo em células resistentes à castração, quando usados em
combinação.Programa Doutoral em Bioquímic