Translational control in apoptosis and cancer

• Main Author: Mills, John Russell
• Other Authors: Gerard Pelletier (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Biology - Molecular
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=114171

Following the discovery that the anti-neoplastic agent, Rapamycin, exerts its biological activity by inhibiting mTORC1 signaling, significant scientific investments have been made in order to understand the biology of mTORC1, particularly its contributions to tumorigenesis. Herein, I use genetic approaches to address the role of mTORC1 in oncogenesis.The mTORC1 kinase is negatively regulated by the Tsc1/Tsc2 tumor suppressor protein complex. To better understand the consequence of activated mTORC1 signaling in cancer, we genetically inactivated a single Tsc2 allele in the context of a c-Myc driven mouse model of human burkitt's lymphomas. We demonstrated the resulting Tsc2+/-E-myc mice developed rapid and aggressive drug resistant lymphomas. We uncovered that mTORC1 activation blocks apoptosis through translational upregulation of Mcl-1, a pro-survival factor, which plays a critical role in B-cell survival and lymphomagenesis. Extending our initial observations, we characterized a proteasomal independent mode of Mcl-1 degradation that aids in elimination of Mcl-1 following DNA damage. We found that constitutive mTORC1 signalling interferes with this process. Lastly, Mcl-1 is a major resistance factor to a promising novel cancer therapeutic, ABT-737, a Bcl-2 antagonist currently in clinical trials. Inhibiting translation resensitizes cells to ABT-737 by inhibiting Mcl-1. We designed and implemented a protein synthesis focused shRNA-based screen to identify novel genes that may serve as potential drug targets capable of reversing ABT-737 resistance and inducing cancer cell apoptosis. Herein I described the identification and characterization of shRNAs targeting Dhx9 which potently re-activate the apoptotic program in the presence of ABT-737. === Suite à la découverte que l'agent antinéoplasique, Rapamycin, exerce son activité biologique en bloquant la voie de signalisation mTORC1, des investissements scientifiques majeurs ont été réalisés afin de comprendre la biologie de mTORC1, en particulier, ses contributions à la genèse des tumeurs. Mes recherches portent sur l'étude du rôle de mTORC1 dans l'oncogénèse par l'utilisation de manipulations génétiques.L'activité de la kinase mTORC1 est contrôlée dans la cellule par un complexe de protéines nommé Tsc1/Tsc2 qui inhibe la croissance de tumeurs . Pour mieux comprendre l'importance de la signalisation de la forme active de mTORC1 dans le cancer, nous avons modifié le code génétique de du modèle murin de la forme humaine du lymphome de Burkitt nommé Eu-myc en inactivant seulement une allèle du gène Tsc2. Nous avons ensuite démontré que les souris produites qui portent cette mutation identifiées comme Tsc2+/-E-myc ont développé des tumeurs très rapidement. De plus, les tumeurs qui en résultent sont résistantes aux traitements de chimiothérapie. Nous avons également découvert que l'activation de mTORC1 bloque la mort cellulaire programmé ou apoptose en activant la synthèse protéique ou traduction de Mcl-1, un facteur de survie, qui joue un rôle critique dans la survie des cellules B et la production de lymphomes.Pour approfondir nos connaissances, nous avons identifié un mécanisme de dégradation de Mcl-1 (autre que celui dépendant du protéasome) suite à un dommage causé à l'ADN. Nous savons désormais que ce mode de dégradation alternatif est inhibé par l'activité constante de mTORC1. Finalement, nous avons déterminé que Mcl-1 est impliqué directement dans la résistance des cellules tumorales au renommé médicament ABT-737 (un antagoniste a Bcl-2) qui est présentement en étude clinique. L'inhibition générale du phénomène de traduction empêche la production de Mcl-1 et par le fait même permet donc de régénérer la sensibilité des cellules au ABT-737. Nous avons conçu et mis en place un criblage de protéine basé sur la technique d'interférence à ARN exprimés à partir de constructions en tige-boucle (shRNA). Cette technologie nous a permis d'identifier de nouveaux gènes pouvant servir de cibles potentielles aux médicaments capables de renverser la résistance à ABT-737 et d'induire l'apoptose de cellules cancéreuses. Le document ci-joint décrit les méthodes utilisées pour identifier et caractériser des molécules shRNA qui ciblent le gène Dhx9, un gène qui pourrait être impliqué dans l'activation du processus d'apoptose en présence de ABT-737.