Development of new therapies based on the non-canonical functions of the RNA component of telomerase

Abstract

La telomerasa es un complejo ribonucleoproteico compuesto principalmente por una subunidad catalítica con actividad retrotranscriptasa (telomerase reverse transcriptase, TERT) y un componente de RNA (telomerase RNA component, TERC), encargado del mantenimiento de los telómeros. Sin embargo, diversos estudios sostienen que ambos componentes realizan diversas funciones más allá del mantenimiento telomérico. En concreto, nuestro laboratorio ha descubierto que TERC regula la mielopoyesis, tanto en pez cebra como en humano. Los objetivos de este trabajo son: 1. Caracterización molecular de los dominios TERC responsables de su función hematopoyética. 2. Desarrollo de aptámeros derivados de TERC para tratar enfermedades hematológicas. 3. Identificación del interactoma de TERC. Metodología, resultados y conclusiones: Durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral se han aprovechado las incuestionables ventajas del pez cebra para estudiar el papel de terc en la mielopoyesis, caracterizando la implicación funcional de cada uno de sus dominios en este proceso. Para investigar la función de cada dominio, se reprodujeron diferentes mutaciones que se encuentran con frecuencia en pacientes con disqueratosis congénita (DC) y se observó que solo las mutaciones que afectan al dominio CR4/CR5 alteran la mielopoyesis. Aprovechando el conocimiento funcional del dominio CR4/CR5 de TERC en la mielopoyesis, se desarrollaron varios aptámeros (pequeños oligonucleótidos sintéticos, capaces de reconocer específicamente y con gran afinidad moléculas diana). Dos de los aptámeros, CR4CR5 y AA, fueron capaces de estimular la mielopoyesis aumentando el número de neutrófilos y macrófagos, sin afectar el número de eritrocitos, e independientemente de la expresión de terc o la actividad de la telomerasa. Además, funcionaban como terc; es decir, interactuaron con la RNA polimerasa II y con las secuencias de unión a terc presentes en el promotor de los genes clave en la mielopoyesis, mejorando su expresión de manera dependiente del sitio de unión de terc. Es importante destacar que los aptámeros que albergan mutaciones en CR4/CR5, que se encuentran en pacientes con DC, no lograron realizar todas estas funciones. Además, los modelos preclínicos de pez cebra de DC (deficiencia de terc) y poiquilodermia con neutropenia (deficiencia de usb1) demostraron el potencial terapéutico de los aptámeros desarrollados para tratar la neutropenia. Finalmente, los aptámeros humanos correspondientes también aumentaron la expresión del gen mieloide promoviendo la mielopoyesis en células madre pluripotentes inducidas de humano. Por lo tanto, en este estudio se han desarrollado dos agentes terapéuticos potenciales para DC y otras enfermedades neutropénicas. Aunque profundizamos en las características estructurales y funcionales de TERC durante esta tesis, decidimos que aún era posible explorar su potencial más allá de su papel en la biología telomérica y su papel no canónico en la mielopoyesis. Por esta razón, se desarrolló un enfoque proteómico para aprovechar al máximo el potencial de TERC. De esta manera, se ha descubierto que TERC interactúa potencialmente con una multitud de proteínas, involucradas en varios procesos celulares, como el plegamiento, degradación (ubiquitinación) y traducción de proteínas, metabolismo de carbono y lípidos, desintegración de RNAm mediada por mutaciones de pérdida de sentido, biogénesis mitocondrial y ciclo celular. Por otro lado, terc con las mutaciones en el dominio CR4/CR5 encontradas en pacientes con DC mostró un interactoma similar a terc control, a pesar de que estas mutaciones alteran tanto la actividad de la telomerasa, como la regulación de la mielopoyesis dependiente de TERC. Este estudio es el primer paso hacia futuros estudios funcionales destinados a la caracterización de las funciones no canónicas de terc, que podrían ayudar a mejorar el diagnóstico y el tratamiento de pacientes con mutaciones TERC.