Role of the pro-apoptotic kinase HipK2 in anticancer drugs response: phosphorylation and degradation of DeltaNp63α

HIPK2 è una serina treonina chinasi nucleare identificata inizialmente per la sua interazione con i fattori di trascrizione omeodominio. HIPK2 è coinvolta in numerosi processi cellulari, quali regolazione della trascrizione, controllo della proliferazione, sviluppo, differenziamento e risposta al danno al DNA, grazie all’interazione con un numero crescente di proteine. In particolare, numerosi studi hanno evidenziato il ruolo di HIPK2 nell’apoptosi indotta da danno genotossico, grazie alla fosforilazione selettiva di p53 sul residuo serina 46 e la conseguente attivazione dei geni pro-apoptotici bersaglio di tale oncosoppressore. Dal momento che p53 ha un ruolo chiave per la sensibilità delle cellule tumorali ai farmaci antineoplastici, ci siamo chiesti se anche il suo attivatore pro-apoptotico, HIPK2, fosse coinvolto in questo tipo di risposta. Abbiamo osservato la stabilizzazione della proteina HIPK2 in seguito al trattamento con diversi farmaci, quali Adriamicina, Etoposide o Bleomicina; inoltre, la deplezione di HIPK2 mediante RNAi induce una forte resistenza alle droghe. In maniera interessante, abbiamo riscontrato che HIPK2 media la risposta ai farmaci antineoplastici attraverso meccanismi sia dipendenti che indipendenti da p53, come dimostrato dall’induzione di resistenza alle droghe in seguito all’interferenza di HIPK2 nelle cellule prive di p53. L’oncogene DeltaNp63αè un membro della famiglia p53, che agisce come fattore di trascrizione con effetti di dominante negativo nei confronti di p53. In risposta al danno al DNA DeltaNp63αè fosforilato e indirizzato alla degradazione attraverso il proteasoma. Dal momento che HIPK2 lega tutti i membri della famiglia p53, ci siamo chiesti se l’interazione HIPK2/p63 avesse un ruolo funzionale nella risposta cellulare allo stress genotossico. Attraverso esperimenti di iperespressione, RNAi e studi biochimici, abbiamo dimostrato che DeltaNp63αè un bersaglio di HIPK2 nella risposta ai farmaci chemioterapici. In particolare, i nostri dati mostrano che, in seguito al trattamento con Adriamicina, HIPK2 fosforila in maniera specifica il residuo treonina 397 di DeltaNp63α, promuovendone la degradazione via proteasoma.HIPK2 is a nuclear serine/threonine kinase initially identified for its interaction with homeodomain factors. HIPK2 is involved in several cellular processes, such as transcriptional regulation, proliferation control, development, differentiation and DNA damage response, through the interaction with a still increasing number of proteins. In particular, several studies demonstrate that HIPK2 has a role in severe genotoxic damage-induced apoptosis, through selective phosphorylation of p53 at Ser46 . Since p53 is a relevant player in determining cell sensitivity to antineoplastic drugs, we asked whether its activator HIPK2 is also involved in this response. We found that HIPK2 protein is stabilized upon treatment with different drugs such as Adriamycin Etoposide or Bleomycin, and that HIPK2 depletion by RNAi strongly induces drug resistance. Interestingly, both p53-dependent and independent mechanisms are involved in this HIPK2-mediated drug response, as shown by the induction of drug-resistance promoted by HIPK2 depletion in p53-null cells. DeltaNp63α is a member of the p53 family that acts as a trascriptional factor with dominant-negative effects towards p53. Upon DNA damage, DeltaNp63α is phosphorylated and undergoes proteasomal degradation. Since HIPK2 was shown to interact with each member of the p53 family, we asked whether the HIPK2/p63 interaction has a functional role in cell response to genotoxic stress. By overexpression, RNAi, and biochemical studies, we found that DeltaNp63α is a HIPK2 target. In particular, we show that HIPK2 specifically phosphorylates p63 at threonine 397 thus promoting DeltaNp63α proteasomal degradation in response to Adriamycin treatment.Dottorato di ricerca in Genetica e biologia cellular