Study of the subcellular localization of cell cycle regulator Cks1 and its impact on cancer

Abstract

La progression dans le cycle cellulaire est contrôlée par de vagues oscillantes de cyclines et des kinases cycline-dépendantes (Cdk). Ces kinases sont régulées positivement par l’association des sous-unités cyclines régulatrices et négativement en se liant aux inhibiteurs de Cdk. Parmi ces derniers, p27 inhibe tous les complexes cycline-Cdk quelle que soit la phase cellulaire et agit en tant que régulateur négatif principal de la prolifération cellulaire dans une variété de cellules et de tissus. Intrinsèquement, p27 phosphorylé est ubiquitiné et dégradé par le complexe SCFSkp2-Cks1. Des études génétiques de la souris, ainsi que des examens cliniques chez l’homme, ont montré que p27 est un important suppresseur de tumeur. Le gène est rarement muté. Cependant, p27 est fréquemment réprimé dans les cancers humains en raison d’une augmentation de l’expression de Skp2 et de Cks1 dans le noyau, ce qui est généralement associée à un mauvais pronostic. La localisation subcellulaire de Cks1 est donc d'une importance primordiale dans le contrôle de la prolifération cellulaire. Les résultats récents de notre laboratoire ont montré une interaction entre Cks1 et les protéines de transport nucléaire importine α1 et β3. Aussi, l’analyse de la séquence primaire de Cks1 a également révélé un signal de localisation nucléaire classique (NLS) à son extrémité C-terminale. Des mutations ont été effectuées sur le NLS suspect pour déterminer si oui ou non l'import nucléaire de Cks1 était contrôlé par cette séquence. Un inhibiteur synthétique de l’importine β a également été utilisé pour étudier l’import de Cks1 dans le noyau. Les résultats indiquent que l’extrémité C-terminale de Cks1 est en effet un NLS puisque les mutations de Cks1 et l'inhibition de l’importine β conduisent, tous deux, à l'accumulation de Cks1 dans le cytoplasme. Ces résultats ont été utiles pour mieux comprendre le mécanisme régulant la localisation de Cks1. Toutefois, des travaux futurs sont nécessaires pour mieux comprendre l'impact de la séquestration cytoplasmique de Cks1 sur le cancer et ainsi espérer aboutir à l'identification de nouvelles cibles pharmacologiques impliqués dans la prolifération cellulaire.

Progression through the cell cycle is controlled by oscillating waves of cyclins and cyclin-dependent kinases (Cdk). These kinases are regulated positively by association with cyclin regulatory subunits and negatively by binding of Cdk inhibitors. Among the latter, p27 inhibits all cyclin-Cdk complexes regardless of the cell cycle phase and acts as a primary negative regulator of cell proliferation in a variety of cell types and tissues. Intrinsically, phosphorylated p27 is ubiquitinated and degraded by the SCFSkp2-Cks1 complex. Mouse genetic studies and human clinical investigations have shown p27 as an important tumor suppressor, which gene is rarely mutated. However, p27 is frequently downregulated in human cancers due to an increased expression of nuclear Cks1 and this is usually associated with a poor prognosis. The subcellular localization of Cks1 is thus of primordial importance in the control of cell proliferation. Recent results from our laboratory have shown an interaction between Cks1 and nuclear transport proteins α1 and β3 importin. Analysis of the primary sequence of Cks1 also revealed a classic nuclear localization signal (NLS) at its C-terminal. Mutations have been done on the suspected NLS to determine whether or not Cks1’s nuclear import is regulated by this motif. A synthetic inhibitor of β importin has also been used to study the mechanism of Cks1 import. Results indicated that the C-terminal end of Cks1 is indeed a NLS since mutations of Cks1 and inhibition of β importin both lead to accumulation of Cks1 in the cytoplasm. These outcomes were helpful to better understand the mechanism regulating Cks1 localization. However, future works are required to further understand the impact of cytoplasmic sequestration of Cks1 on cancer and hopefully lead to the identification of novel pharmacological targets involved in cell proliferation.