G Protein Coupled Receptor Kinase (GRK)-2Involvement in DNA Damage Response and Functional Repercussions in Senescence

Resumen

Complejos mecanismos mantienen la estabilidad del genoma, cuya disfunción causa varios síndromes humanos y cáncer. Los nodos de señalización tienen un papel importante en la estabilidad del genoma integrando diferentes estímulos e interconectando varias vías con amplios efectos en la respuesta de daño del ADN (DDR). La quinasa GRK2 es un nodo versátil conocido por la regulación de receptores acoplados a proteínas G (GPCR) pero con un repertorio creciente de interactores y sustratos no-receptores, que se ha implicado previamente en funciones moduladoras de los puntos de control del ciclo celular y la supervivencia dependientes de p53. En este trabajo, exploramos con detalle el posible papel de GRK2 en la señalización DDR más allá de la activación de p53 y sus consecuencias en los procesos celulares relacionados con la vía DDR. Los resultados muestran que GRK2 modula la DDR de diferentes maneras y de manera específica del contexto y tipo celular. En células HeLa tratadas con el genotóxico doxorubicina, la activación ATM-dependiente de BRCA1, Chk2 y p53, pero no 53BP1 se atenúa por GRK2 a pesar de la activación de ATM. A su vez, GRK2 es modificado por ATM indicando un potencial bucle regulatorio en el control de la vía DDR. Como en células HeLa, Chk2 y p53 están regulados a la baja en las células HEK293, pero las funciones de andamiaje y catalíticas de GRK2 implicadas difieren entre ambos tipos celulares. Además, la reducción de GRK2 conlleva la no transactivación de p21 por el eje ATM/Chk2/p53/p21 tanto en células HeLa como en células HEK293. Es interesante el efecto de GRK2 en los niveles de p53 en función de la infección por papilomavirus HPV de las células HeLa. El HPV-18E6 permite la degradación de p53 mediada por la ligasa E6AP, pero no en presencia de un mutante inactivo de GRK2 que es capaz de aliviar esta represión, secuestrando a p53 del complejo E6-E6AP y desencadenando un fuerte aumento de la proteína p53. Fisiológicamente in vivo, los embriones sin GRK2 muestran niveles significativamente mayores de p53, pSer15p53, γΗ2AX y p21, por lo que GRK2 frenaría la hiperactivación DDR. Además, la formación de focos de ADN y la reparación de ADN en fibroblastos MEFs irradiados requiere niveles adecuados de GRK2 independientemente de actividad catalítica. Por tanto, los ratones con falta de GRK2 inducida por tamoxifeno muestran hipersensibilidad a la radiación. Cabe destacar que el análisis de reparación de ADN en células U2OS con construcciones reporteras muestra que la reducción de GRK2 facilita la vía SSA altamente mutagénica dependiente de homología, mientras que la vía c-NHEJ más frecuente y rápida se reduce, comprometiendo así la eficacia de reparación. Por último, evaluamos el papel de GRK2 en la senescencia celular como proceso de punto final que involucra la señalización DDR. Los niveles de GRK2 disminuyen progresivamente en modelos celulares de senescencia inducida por estrés genotóxico o hiperactivación por DDR en ausencia de ADN dañado. La presencia de GRK2 catalíticamente competente confiere resistencia a la senescencia, mientras que su reducción la fomenta en células MEF pro-senescentes y en el desarrollo embrionario. Además, la ausencia de GRK2 per se induce senescencia en fibroblastos humanos proliferativos. En resumen, nuestro estudio revela funciones novedosas de GRK2 en la respuesta al daño del ADN y la senescencia que pueden tener consecuencias importantes en el cáncer y las patologías relacionadas con el envejecimiento. La inhibición de GRK2 se puede concebir como una estrategia potencial para vencer la resistencia tumoral a la senescencia como barrera antitumoral.