Snail2: Estudios estructura-función y análisis in vivo de su papel en el desarrollo del folícullo piloso y la carcinogénesis química de la piel

Abstract

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 17-10-2014Snail1 y Snail2 son factores de transcripción de dedos de zinc (ZFs) de la superfamilia Snail que se caracterizan por su capacidad para inducir el proceso denominado transición epitelio-mesénquima (TEM), el cual es de gran importancia en desarrollo embrionario y en determinadas situaciones patológicas como la progresión tumoral. Un evento clave durante la TEM es la pérdida de expresión de cadherina-E, que ocurre fundamentalmente por represión transcripcional. El promotor de cadherina-E presenta unas regiones denominadas cajas-E a las que son capaces de unirse diversos factores de transcripción, entre los que se encuentran Snail1 y Snail2. Ambos factores presentan un dominio conservado N-terminal SNAG; una región central divergente que en Snail1 está formada por una caja de destrucción (DB) y secuencias de exportación nuclear (NES), mientras que Snail2 presenta un dominio SLUG y un dominio de interacción con CtBP (CID) degenerado; y una región de unión al DNA (DBD), formada por cuatro y cinco ZFs en Snail1 y Snail2, respectivamente. Análisis previos de expresión génica evidenciaron que Snail1 y Snail2 inducen programas genéticos comunes y específicos a cada factor, pero no se conoce en detalle los motivos de dichas diferencias. Esta tesis ha analizado la contribución de cada uno de los ZFs de Snail1 y Snail2 a su capacidad represora y funcionalidad, la relevancia de los dominios SNAG y SLUG de Snail2, así como el papel en concreto de Snail2 en el ciclo del folículo piloso (FP) y en el desarrollo de las lesiones en el proceso de carcinogénesis química. El análisis de los ZFs de Snail1 y Snail2 se basó en el estudio de su capacidad represora sobre cadherina-E y de inducción de TEM, y demostramos que los ZFs necesarios para su función son diferentes en estos dos factores. En el caso de Snail1, se requiere que esté intacta la estructura del primer (ZF1) y el segundo dedo de zinc (ZF2) conjuntamente, mientras que en Snail2 son el ZF3 o ZF4 los esenciales para su función. Adicionalmente, caracterizamos el dominio SNAG de Snail2 como fundamental para la inducción de TEM, siendo relevante la fosforilación de la serina 4 en dicha capacidad, mientras que la presencia del dominio SLUG modula negativamente la inducción de TEM. El estudio de la relevancia de Snail2 en el ciclo del pelo mediante la utilización del ratón mutante nulo de Snail2 (Snail2-/-) indicó que su ausencia modifica el ciclo del FP a nivel de la telogén refractaria. Por último, datos previos del laboratorio mostraron que los ratones Snail2-/- presentaban una mayor progresión tumoral con un alto componente inflamatorio en respuesta a la carcinogénesis química en piel. En el presente trabajo, mostramos que la dosis génica de Snail2 es importante en la respuesta a la carcinogénesis de piel, y que es, fundamentalmente, la ausencia de Snail2 en la población de células del sistema inmune conocidas como precursores mieloides, la causante de la progresión de las lesiones en ratones Snail2-/-.Snail1 and Snail2 are zinc finger transcription factors that belong to the Snail superfamily, and are characterized by their ability to induce epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), linked to embryonic development and pathological conditions like tumoral progression. One key event in EMT is the loss of E-cadherin, that occurs mainly by transcriptional repression through the recognition of specific-sequence regions, called E-boxes, by transcription factors, like Snail1 and Snail2. Both factors present a conserved N-terminal SNAG domain; a central region that differs between them, Snail1 presents nuclear export signals (NES) and a destruction box (DB), whereas Snail2 possesses a SLUG domain and a degenerated CtBP interaction domain (CID); and a DNA binding domain (DBD), formed by four and five zinc fingers (ZFs) in Snail1 and Snail2, respectively. Previous genetic expression profile analyses showed that Snail1 and Snail2 induce common and specific subsets of genes, but little is known about the reasons for such differences. The present thesis describes the contribution of the Snail1 and Snail2 ZFs to their repressor and EMT induction ability, the relevance of Snail2 SNAG and SLUG domains, and the specific role of Snail2 in skin carcinogenesis and hair follicle (HF) cycle. The Snail1 and Snail2 ZFs analyses revealed that the ZFs required for their function are different for each factor; ZF1 and ZF2 of Snail1, and ZF3 or ZF4 of Snail2 are needed for E-cadherin repression and EMT induction. Moreover, we describe that Snail2 SNAG domain is essential for EMT induction, and show that serine 4 phosphorylation, located in this domain, is a key event for this process. On the other hand, SLUG domain impairs the Snail2 ability to induce EMT. The analyses of HF cycle in Snail2 knock out mice (Snail2-/-) showed that Snail2 modifies the response in refractory telogen. Finally, previous data from our lab described that Snail2-/- mice showed an increase in tumoral progression in response to the mice skin chemical carcinogenesis. In the present work, the obtained data point that Snail2 gene dosage is a key factor in the response to skin carcinogenesis, and that the Snail2 absence in hematopoietic precursors, and in particular in myeloid progenitors, triggers the tumoral progression observed in Snail2-/- mice