Memoria Científica 1998-99

Laboratorio de Alberto Muñoz Terol

Biología de los receptores hormonales nucleares: efectos en cerebro y cáncer

Investigador Principal:	Muñoz, Alberto, Profesor de Investigación del CSIC
Investigadores Asociados:	Jiménez, Benilde, Profesor Asociado UAM
Becarios Postdoctorales:	Alvarez, Manuel
	García, Luis Francisco
	González, Mª Victoria
	González, José Manuel
Becarios Predoctorales:	Cuadrado, Ana
	Figueroa, Angélica
	García, Héctor
	Navarro, Cristina
	Tenbaum, Stephan
Colaboraciones:	Bernal, Juan, IIB
	Bonilla, Félix, Clínica Puerta de Hierro, Madrid
	Soriano, Eduardo, Universidad de Barcelona
	Lafarga, Miguel, Universidad de Cantabria
	Caelles, Carme, Universidad de Barcelona
	García de Herreros, Antonio, Universidad Pompeu Fabra
	Baniahmad, Aria, Univ. de Giessen, Alemania
	Urade, Yoshihiro, Osaka Bioscience Institute, Osaka
	Renau, Jaime, Centro de Investigación La Fe, Valencia
	Bouck, Noel, Northwestern University, Chicago
	Zenke, Martin, Max-Delbrück Center, Berlín
Personal de Apoyo	González, Margarita
	Martínez, Mª Teresa

Palabras Clave

Receptores nucleares, cerebro, cáncer, regulación génica, hormona tiroidea, erbA

Identificación y estudio de genes regulados por hormona tiroidea en el cerebro

(M. Alvarez, A. Cuadrado, C. Navarro, A. Figueroa, A. Muñoz, en colaboración con J. Bernal del IIB, E. Soriano de la Universidad de Barcelona y M. Zenke del Max-Delbrück Center de Berlín)

Mediante PCR diferencial hemos identificado nuevos genes de cerebro regulados por hormona tiroidea. Entre ellos se encuentra un homólogo del gen fúngico Tom70, que codifica un componente del complejo de la translocasa mitocondrial implicado en el transporte intramitocondrial de proteínas desde el citoplasma. Se ha podido identificar también a partir de cultivos de células neuroblásticas em­brionarias el homólogo del gen de Drosophila SWAP ("Suppressor of white-apricot"), que codifica un regulador del splicing. La deficiencia de hormona tiroidea causa un aumento de la expresión de am­bos genes en regiones específicas del sistema nervioso central (SNC) durante el desarrollo en la rata. Por otra parte, a la vista de las graves alteraciones en la migración neuronal que tienen lugar en el cere­bro hipotiroideo, hemos estudiado la expresión de reelin, gen que codifica una proteína de matriz ex­tra­ce­lular implicada en el control de este proceso. Nuestros resultados indican que la hormona tiroi­dea regula positivamente los niveles de mRNA y de proteína Reelina durante el desarrollo cerebral tem­prano en la rata. De acuerdo a lo descrito en ratones reeler que carecen de este gen, la menor ex­pre­sión de Reelina en el cerebro hipotiroideo se acompaña de un aumento de la expresión de Dab1, una proteína adaptadora que parece estar implicada en la vía de señalización de Reelina. Otros genes actualmente en estudio codifican proteasas o inhibidores de éstas que exhiben una expresión específica en el SNC.

Estudio de la regulación hormonal del gen de la prostaglandina D2 sintasa de cerebro

(L. F. García y A. Muñoz, en colaboración con Y. Urade del Osaka Bioscience Institute)

Hemos continuado el estudio del gen L-PGDS, que codifica por la forma de tipo lipocalina de la prostaglandina D2 sintasa, previamente caracterizado por nosotros como regulado por hormona tiroi­dea en el cerebro de rata. La L-PGDS es una proteína bifuncional muy abundante en el líquido cefalo­rra­quídeo. Tiene actividad enzimática (responsable de la síntesis de PGD2 a partir de PGH2), y, ade­más, es capaz de transportar moléculas hidrofóbicas como diversos retinoides. Su sustrato, la PGD2, interviene en la regulación de múltiples e importantes funciones en el SNC tales como la temperatura corporal, el ciclo vigilia-sueño y las respuestas al dolor y al olor. Mediante co-inmunoprecipitación he­mos identificado una secuencia de unión del receptor de hormona tiroidea (TR) en la región promo­tora del gen L-PGDS, que media la regulación por dicha hormona en células transitoriamente transfec­tadas. Sin embargo, este elemento no es funcional en el contexto del promotor natural. Asimismo, re­cientemente hemos demostrado que el gen L-PGDS es fuertemente estimulado por glucocorticoides, y que la adición de hormona tiroidea potencia el efecto del glucocorticoide sintético dexametasona. El tra­tamiento con dexametasona induce transcripcionalmente la expresión del gen L-PGDS en neuronas hipotalámicas en cultivo, causando un aumento en los niveles de mRNA, proteína y actividad enzimá­tica. Actualmente estamos analizando los efectos aditivos y/o sinérgicos de ambas hormonas, así co­mo realizando un estudio detallado del promotor para identificar la existencia de elementos de respues­ta a glucocorticoides y su relación con el elemento de unión a TR.

Efecto de hormonas sobre la actividad de proteínas quinasas intracelulares en células endoteliales y epiteliales

(M.V. González, B. Jiménez, J.M. González y A. Muñoz, en colaboración con M.T. Berciano y M. Lafarga de la Universidad de Cantabria y C. Caelles de la Universidad de Barcelona)

Continuando los estudios que nos permitieron identificar a la JNK ("c-Jun N-terminal kinase") como una diana de inhibición por glucocorticoides, hormona tiroidea, ácido retinoico y vitamina D en diversos tipos de células (Caelles et al., Genes & Dev., 11, 3351-3364, 1997), hemos estudiado los efectos de estas hormonas con receptores nucleares sobre la actividad de la JNK así como de la ERK ("Extracellular-Regulated Kinase") y la p38MAPK, enzimas implicadas en la transmisión de señales hacia el núcleo celular. Estos estudios se han llevado a cabo en células endoteliales humanas, de rata y de ratón. Se ha comprobado que la máxima actividad inhibitoria corresponde a glucocorticoides sobre la inducción de la JNK por el TNF-a, siendo también considerable la inhibición de la estimulación de la ERK por el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), probablemente el más potente fac­tor angiogénico conocido. El ácido retinoico y la vitamina D tienen efectos menores sobre estas enzi­mas. Por el contrario, ninguna de estas hormonas modula la actividad de la p38MAPK en células en­doteliales, ni tampoco en las HeLa. Por otra parte, estamos investigando el mecanismo íntimo de este efecto inhibitorio de glucocorticoides sobre la JNK mediante técnicas de biología molecular y celular.

Biología del oncogén v-erbA. Efecto de los genes v-erbA y c-erbA/TRa1 en células gliales y relación con co-represores transcripcionales

(S. Tenbaum y A. Muñoz, en colaboración con S. Llanos del ICRF de Londres, J. Renau del Centro de Investigación La Fe de Valencia y A. Baniahmad de la Universidad de Giessen)

En células gliales de ratón inmortalizadas hemos observado que la sobre-expresión del proto-on­cogén c-erbA que codifica el receptor TRa1 causa una disminución de la proliferación. En ausencia de suero, sin embargo, c-erbA/TRa1 induce la muerte celular por apoptosis por un mecanismo que es re­vertido por activación de PKC y sobre-expresión del gen bcl-2. Por el contrario, el oncogén v-erbA que codifica una forma mutada de c-erbA/TRa1 induce la expresión de PDGF-B y como consecuen­cia la proliferación, invasividad y tumorogenicidad de estas células en ratones inmunodeficientes. Ac­tualmente estamos investigando las mutaciones que son responsables de esta acción de v-erbA, así co­mo la actividad biológica de una nueva isoforma natural de este oncogén recientemente aislada. Ade­más, estudiamos la relación de v-erbA con Alien y otros co-represores transcripcionales.

Efectos de la hormona tiroidea y la vitamina D en células de epitelio de mama y de colon

(J.M. González, H. García y A. Muñoz, en colaboración con A. García de Herreros de la Universidad Pompeu Fabra, A. Cano y M. Quintanilla del IIB, F. Bonilla de la Clínica Puerta de Hierro, y Lise Binderup de Leo Pharmaceuticals, Dinamarca)

Se están analizando los efectos de la 1,25-dihidroxivitamina D3, derivado activo de la vitamina D, y de varios análogos no hipercalcémicos (EB1089,...) sobre la capacidad proliferativa, la expre­sión génica, el fenotipo y la tumorogenicidad de células de epitelio de colon humano. Hemos identifi­cado varios genes diana y cambios en el fenotipo que indican un efecto protector de estas moléculas sobre la transformación maligna de este tipo celular. Asímismo, continuando estudios previos estamos investigando los efectos de la hormona tiroidea en células de epitelio de mama, en las que hemos iden­ti­ficado la modulación de genes implicados en el control del ciclo celular y la adhesión intercelular (ca­te­ninas, fodrina, vinculina) y célula-sustrato (tenascina). Además, en colaboración con el grupo del Dr. F. Bonilla hemos iniciado el estudio de la integridad de los genes TRa y TRb en carcinomas de mama humanos.

Mecanismo de acción antiangiogénica de la trombospondina-1

(B. Jiménez, en colaboración con N. Bouck, de la Universidad de Chicago)

La angiogénesis es el proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de otros ya existen­tes. La trombospondina-1 (TSP-1) es un potente inhibidor natural del proceso de angiogénesis, cuyos niveles disminuyen durante la progresión tumoral. Nuestros estudios nos han permitido determinar que la capacidad antiangiogénica y antitumoral de la TSP-1 es consecuencia de su capacidad para in­du­cir apoptosis de forma específica en las células endoteliales activadas. Utilizando distintos aborda­jes experimentales in vitro e in vivo hemos identificado varios de los elementos de señalización que median el efecto de este factor antiangiogénico: el receptor de membrana CD36, las proteínas quinasas Fyn y p38MAPK y la caspasa -3.

Publicaciones

Llanos, S., Caelles, C., Azorín, I., Renau-Piqueras, J., Fernández-Luna, J.L., Boscá, L. and Muñoz, A. (1998). The c-erbAa proto-oncogene induces apoptosis in glial cells via a protein kinase C- and bcl-2- suppressible mechanism. J. Neurochem. 70, 2315-2326

Alvarez-Dolado, M., González-Sancho, J.M., Bernal J. and Muñoz, A. (1998). Developmental expression of tenascin-C is altered by hypothyroidism in the rat brain. Neuroscience 84, 309-322.

García-Fernández, L.F., Urade, Y., Hayaishi, O., Bernal, J. and Muñoz, A. (1998). Identification of a thyroid hormone response element in the promoter region of the rat lipocalin-type prostaglandin D2 synthase gene (b-trace). Mol. Brain Res. 55, 321-330.

González-Sancho, J.M., Alvarez-Dolado, M. and Muñoz, M. (1998). 1,25-dihydroxyvitamin D3 inhibits tenascin-C expression in mouse and human mammary epithelial cells. FEBS Lett. 426, 225-228.

Casado, M., Martín, M., Muñoz, A. and Bernal, J. (1998). Vitamin D3 inhibits proliferation and increases c-myc expression in fibroblasts from psoriatic patients. J. Endocrinol. Invest. 21, 520-525.

González-Sancho, J.M., Alvarez-Dolado, M., Caelles, C. and Muñoz, A. (1999). Thyroid hormone inhibits tenascin-C expression in mammary epithelial cells. Mol. Carcinog. 24, 99-107.

Alvarez-Dolado, M. Ruiz, M., Del Río, J.A., Alcántara, S., Burgaya, F., Sheldon, M., Nakajima, K., Bernal, J., Howell, B.W., Curran, T., Soriano E. and Muñoz, A. (1999). Thyroid hormone regulates reelin and dab1 expression during brain development. J. Neurosci. 19, 6979-6993.

Caelles, C. and Muñoz, A. (1999). Oncogenes Nucleares. Rev. Cáncer 13, 27-40.

Alvarez-Dolado, M., González-Sancho, J.M., Navarro-Yubero, C., García-Fernández L.F. and Muñoz, A. (1999). Retinoic Acid and 1,25-dihydroxyvitamin D₃ inhibit tenascin-C expression in rat glioma C6 cells. J. Neurosci. Res. 58, 293-300.

Cuadrado, A., Bernal, J. and Muñoz. (1999). Identification of the mammalian homolog of the splicing regulator Suppresor-of-white-apricot as a thyroid hormone regulated gene. Mol. Brain Res. 71, 332-340.

González, M.V., González-Sancho, J.M., Caelles, C., Muñoz, A. and Jiménez, B. (1999). Hormone-activated nuclear receptors inhibit the stimulation of the JNK and ERK signalling pathways in endothelial cells. FEBS Letters 459, 272-276.

Alvarez-Dolado, M., González-Moreno, M., Valencia, A., Zenke, M., Bernal, J. and Muñoz, A. (1999). Identification of a mammalian homologue of the fungal Tom70 mitochondrial precursor protein import receptor as a thyroid hormone regulated gene in specific brain regions. J Neurochem.73, 2240-2249.

Otras publicaciones del grupo de trabajo

Lucas, R., Holmgren, L., Garcia, I., Jiménez, B., Mandriota, S. J., Borlat, F., Sim, B. K. L., Wu, Z., Grau, G. E., Shing, Y., Soff, G. A., Bouck, N., and Pepper, M. S. (1998). Angiostatin induces apoptosis and alters proteolytic properties in endothelial cells. Blood 92, 4730-4741.

Gillis, P., U. Savla, O.V. Volpert, B. Jiménez, C.M. Waters, R.J. Panos and Bouck, N. (1999). Keratinocyte growth factor induces angiogenesis and protects endothelial barrier function. J. Cell Sci. 112, 2049-2057.

Jiménez, B., Volpert, O.V., Febbraio, M., Silverstein, R.L. and Bouck, N. (1999). Signals leading to apoptosis dependent-inhibition of neovascularization by thrombospondin-1. Nature Medicine, en prensa.

Patentes

García-Fernández L.F., Muñoz, A. et al.

New macrolide compounds, new use of known and new macrolides. (1999).

Applicant: Instituto Biomar S. A. N^o de aplicación: 9915306.6 Países: Reino Unido

Tesis doctorales

José Manuel González Sancho

“Efecto de los genes erbA y la hormona tiroidea en células de epitelio de mama”. Universidad Autónoma de Madrid. Facultad de Ciencias. 1998. Director: Alberto Muñoz. Calificación: Sobresaliente "cum laude".