Identification of A novel isoform of the tumor suppressor gene LKB1 Having oncogenic properties

LKB1 est un gène suppresseur de tumeur qui code une kinase « maitre » dont l’activité contrôle la polarité et la prolifération cellulaire en les coordonnant avec l’état métabolique de la cellule. Ce travail a abouti à l’identification d’une nouvelle isoforme LKB1 appelée ∆N-LKB1 qui est générée par transcription alternative et initiation interne de la traduction de l'ARNm LKB1. La protéine ∆N-LKB1 est délétée de sa partie N-terminale incluant une partie de son domaine kinase. Bien que la protéine N-LKB1 soit catalytiquement inactive, elle potentialise l'effet activateur de la protéine LKB1 sur sa cible principale l’APMK, senseur énergétique de la cellule, via une interaction directe avec le domaine d'auto-inhibition de l’AMPK. En revanche, ∆N-LKB1 interfère négativement avec la capacité de LKB1 à induire la polarité cellulaire. Enfin, en utilisant des approches in vitro et in vivo, nous avons montré que N-LKB1 possède une propriété oncogénique intrinsèque. N-LKB1 est exprimée seule dans la lignée NCI-H460 issue du cancer du poumon. L’inhibition de l’expression de N-LKB1 dans les cellules NCI-H460 induit une diminution de la survie de ces cellules et inhibe leur pouvoir oncogénique quand elles sont greffées dans la souris nude. Nous avons donc identifié une nouvelle isoforme LKB1 qui stimule l’adaptation métabolique LKB1-dépendante, mais qui inhibe la polarité cellulaire contrôlée par LKB1. Le suppresseur de tumeur LKB1 ainsi que l’oncogène N-LKB1 sont codé par le même gène, ce qui peut expliquer certains des effets paradoxaux de LKB1 durant la tumorigenèse.The LKB1 tumor suppressor gene encodes a master kinase that coordinates the regulation of energetic metabolism, cell growth and cell polarity. We now report the identification of a novel isoform of LKB1 named N-LKB1 that is generated through alternative transcription and internal initiation of translation of the LKB1 mRNA. The N-LKB1 protein lacks the N-terminal region and a portion of the kinase domain. Although N-LKB1 is catalytically inactive, it potentiates the stimulating effect of LKB1 on the AMP-activated protein kinase (AMPK) metabolic sensor through a direct interaction with the regulatory auto-inhibitory domain of AMPK. Contrasting, N-LKB1 negatively interferes with the LKB1 polarizing activity. Finally, combining in vitro and in vivo approaches, we showedthat N-LKB1 has an intrinsic oncogenic property. N-LKB1 is expressed solely in the lung cancer cell line, NCI-H460. Silencing of N-LKB1 decreased survival of NCI-H460 cells and inhibited their tumorigenicity when engrafted in nude mice. In conclusion, we have identified a novel LKB1 isoform that enhances the LKB1-controlled AMPK metabolic activity but inhibits LKB1-induced polarizing activity. Both, the LKB1 tumor suppressor and the oncogene, N-LKB1, are expressed from the same locus and this may account for some of the paradoxical effects of LKB1 during tumorigenesis