El factor de respuesta a hipoxia HIF1a suprime la proliferación de células tumorales a través de la inhibición de la biosíntesis de aspartato

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Medicina. Fecha de lectura: 26-04-2019Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 26-10-2020El aspartato celular controla la proliferación de las células tumorales debido a su función en la síntesis de proteínas y de ácidos nucleicos. Sin embargo, se desconocen las rutas de señalización endógenas que gobiernan el metabolismo del aspartato y si los supresores tumorales ejecutan su acción mediante el control de sus rutas de biosíntesis. El factor inducible por hipoxia HIF1α puede funcionar como supresor tumoral reprimiendo la proliferación autónoma de célula en numerosos tipos de tumores, pero se desconoce en gran medida los mecanismos que subyacen a esta función supresora de la progresión tumoral. En esta tesis se identifica que HIF1 actúa como un represor directo de la biosíntesis de aspartato mediante la inhibición simultánea de la expresión de varias proteínas clave en la producción de aspartato, incluyendo las transaminasas glutamato-oxalacetato GOT1 y GOT2, citosólica y mitocondrial, respectivamente, así como la subunidad succinato deshidrogenasa-A (SDH-A) del complejo II mitocondrial. En consecuencia, HIF1 inhibe la producción de aspartato tanto por la vía oxidativa de la glutamina – implicando a SDH-A y GOT2 - como por la vía de carboxilación reductora de la glutamina – involucrando a GOT1. Por otro lado, la adición exógena de aspartato es capaz de recuperar la proliferación de aquellas células tumorales que expresan HIF1α, demostrando que la supresión de la síntesis de aspartato por parte de HIF1α es esencial para entender su potencial antiproliferativo. Además, la expresión de las enzimas GOT1 y GOT2 está disminuida in vivo en carcinomas renales humanos deficientes para VHL (variedad de tumor donde HIF1α actúa como supresor tumoral por antonomasia), poniendo de manifiesto el valor clínico de estos descubrimientos. En conclusión, demostramos que HIF1α reprime la biosíntesis de aspartato tanto en el citosol como en la mitocondria y que este mecanismo es parte de la base molecular subyacente a la actividad supresora de tumores llevada a cabo por HIF1α.Cellular aspartate drives cancer cell proliferation through its role in protein and nucleotide synthesis. However, signaling pathways that rewire aspartate metabolism and if tumor suppressor proteins execute their actions through control of aspartate biosynthesis pathways remain largely unknown. Hypoxia-inducible factor-1α (HIF1α) can act as a tumor suppressor by inhibiting cell autonomous growth in numerous cancer types, but mechanisms underlying its function as suppressor of tumor progression remain elusive. Here, we discovered that HIF1α acts as a direct repressor of aspartate biosynthesis involving the suppression of several key aspartate-producing proteins including cytosolic glutamic-oxaloacetic transaminase (GOT)-1 and mitochondrial GOT2, as well as succinate dehydrogenase subunit A (SDH-A) of mitochondrial complex II. Thus, HIF1α suppresses aspartate production through both glutamine oxidative, involving SDH-A and GOT2, and glutamine reductive pathways, involving GOT1. Strikingly, aspartate supplementation is sufficient to relieve the HIF1α-dependent repression of tumor cell proliferation, revealing that HIF1α-dependent suppression of aspartate biosynthesis is essential to explain its antiproliferative potential. Moreover, the relevance of these data is highlighted by the fact that GOT1 and GOT2 are repressed in vivo in VHL-deficient human renal carcinomas, a paradigmatic tumor type where HIF1α acts as a tumor suppressor, underscoring the clinical value of these findings. In conclusion, we show that HIF1α inhibits cytosolic and mitochondrial aspartate biosynthesis and that this mechanism is part of the molecular basis of the HIF1α tumor suppressor activity