Regulation of glucose metabolism by telomerase in the health and disease

Resumen

La telomerasa es un complejo compuesto por una subunidad catalítica (TERT) y un componente de ARN (TERC). TERT es capaz de emplear a TERC como molde para completar la síntesis de los telómeros de las células eucariotas, por lo que la telomerasa se ha relacionado directamente con los procesos de envejecimiento y cáncer. Sin embargo, tanto TERT como TERC son capaces de realizar funciones extracurriculares o no canónicas, es decir, independientes del alargamiento telomérico. La regulación del metabolismo energético de las células es importante para el desarrollo de sus funciones, siendo el metabolismo de la glucosa uno de los más estudiados en las células inmunitarias y cancerosas. En líneas generales, la regulación tanto de la glucólisis como del ciclo de Krebs (CAT) son fundamentales no solo para la proliferación de las células, sino que también los metabolitos generados poseen funciones de señalización celular, de control de expresión de genes e inmunomoduladoras. En esta tesis doctoral hemos descrito nuevas funciones extracurriculares tanto de TERC como de TERT con relación a la regulación del metabolismo de la glucosa. Para ello, nos hemos valido del pez cebra como modelo in vivo de experimentación, en el que hemos explorado estas funciones en dos modelos de enfermedad distintos (inflamación crónica y cáncer), y también hemos empleado líneas celulares humanas para realizar estudios in vitro y en condiciones fisiológicas. Los objetivos de esta tesis doctoral son: 1) Estudiar la relación entre terc y la regulación del metabolismo de la glucosa en el contexto de inflamación crónica y en la respuesta inmunitaria contra el cáncer. 2) Validar y caracterizar la interacción entre el complejo piruvato deshidrogenasa y los componentes de la telomerasa TERC y TERT. En el primer capítulo determinamos mediante un análisis metabolómico que la expresión de terc es capaz de modificar la composición de los metabolitos glucídicos, y que terc actúa como un ARN largo no codificante, controlando la expresión del gen ldhbb que cifra una isofroma de la enzima lactato deshidrogenasa. Así, caracterizamos este efecto primero en un modelo de inflamación crónica mediante la realización de estudios farmacológicos, transcriptómicos y funcionales; y segundo, en un modelo de cáncer, estudiando la respuesta inmunitaria antitumoral in vivo mediante la evaluación del desarrollo tumoral y ensayos funcionales con diversas líneas transgénicas de pez cebra. En el segundo capítulo, basándonos en un estudio proteómico realizado en pez cebra, encontramos a la subunidad E1 del complejo piruvato deshidrogenasa (PDC) como posible interactor de terc. En los estudios realizados, validamos la interacción en células humanas empleando técnicas de biología molecular y de imagen. Además, comprobamos mediante inmunofluorescencia y ensayos de actividad enzimática que la expresión de TERC influye en la localización celular de PDC-E1, pero no en su actividad. Por último, confirmamos que la interacción con la PDC-E1 se produce también con TERT y que ambos componentes de la telomerasa son capaces de interaccionar con la subunidad E2 del PDC, estableciendo una nueva función extracurricular para ambos complejos.