USP28 regulates Squamous cell oncogenesis and DNA repair via ΔNp63 deubiquitination

USP28 reguliert Plattenepithelzell-Onkogenese und DNA-Reparatur über ΔNp63-Deubiquitinierung

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-270332
  • ∆Np63 is a master regulator of squamous cell identity and regulates several signaling pathways that crucially contribute to the development of squamous cell carcinoma (SCC) tumors. Its contribution to coordinating the expression of genes involved in oncogenesis, epithelial identity, DNA repair, and genome stability has been extensively studied and characterized. For SCC, the expression of ∆Np63 is an essential requirement to maintain the malignant phenotype. Additionally, ∆Np63 functionally contributes to the development of∆Np63 is a master regulator of squamous cell identity and regulates several signaling pathways that crucially contribute to the development of squamous cell carcinoma (SCC) tumors. Its contribution to coordinating the expression of genes involved in oncogenesis, epithelial identity, DNA repair, and genome stability has been extensively studied and characterized. For SCC, the expression of ∆Np63 is an essential requirement to maintain the malignant phenotype. Additionally, ∆Np63 functionally contributes to the development of cancer resistance toward therapies inducing DNA damage. SCC patients are currently treated with the same conventional Cisplatin therapy as they would have been treated 30 years ago. In contrast to patients with other tumor entities, the survival of SCC patients is limited, and the efficacy of the current therapies is rather low. Considering the rising incidences of these tumor entities, the development of novel SCC therapies is urgently required. Targeting ∆Np63, the transcription factor, is a potential alternative to improve the therapeutic response and clinical outcomes of SCC patients. However, ∆Np63 is considered “undruggable.” As is commonly observed in transcription factors, ∆Np63 does not provide any suitable domains for the binding of small molecule inhibitors. ∆Np63 regulates a plethora of different pathways and cellular processes, making it difficult to counteract its function by targeting downstream effectors. As ∆Np63 is strongly regulated by the ubiquitin–proteasome system (UPS), the development of deubiquitinating enzyme inhibitors has emerged as a promising therapeutic strategy to target ∆Np63 in SCC treatment. This work involved identifying the first deubiquitinating enzyme that regulates ∆Np63 protein stability. Stateof-the-art SCC models were used to prove that USP28 deubiquitinates ∆Np63, regulates its protein stability, and affects squamous transcriptional profiles in vivo and ex vivo. Accordingly, SCC depends on USP28 to maintain essential levels of ∆Np63 protein abundance in tumor formation and maintenance. For the first time, ∆Np63, the transcription factor, was targeted in vivo using a small molecule inhibitor targeting the activity of USP28. The pharmacological inhibition of USP28 was sufficient to hinder the growth of SCC tumors in preclinical mouse models. Finally, this work demonstrated that the combination of Cisplatin with USP28 inhibitors as a novel therapeutic alternative could expand the limited available portfolio of SCC therapeutics. Collectively, the data presented within this dissertation demonstrates that the inhibition of USP28 in SCC decreases ∆Np63 protein abundance, thus downregulating the Fanconi anemia (FA) pathway and recombinational DNA repair. Accordingly, USP28 inhibition reduces the DNA damage response, thereby sensitizing SCC tumors to DNA damage therapies, such as Cisplatin.show moreshow less
  • ∆Np63 ist ein Hauptregulator der Plattenepithelzellidentität und reguliert mehrere Signalwege, die entscheidend zur Entstehung von Plattenepithelkarzinomen (SCC) beitragen. Sein Beitrag zur Koordination der Expression von Genen, die an der Onkogenese, der epithelialen Identität, der DNA-Reparatur und der Genomstabilität beteiligt sind, wurde umfassend untersucht und charakterisiert. Für SCC ist die Expression von ∆Np63 eine wesentliche Voraussetzung, um den malignen Phänotyp zu erhalten. Darüber hinaus trägt ∆Np63 funktionell zur Entwicklung∆Np63 ist ein Hauptregulator der Plattenepithelzellidentität und reguliert mehrere Signalwege, die entscheidend zur Entstehung von Plattenepithelkarzinomen (SCC) beitragen. Sein Beitrag zur Koordination der Expression von Genen, die an der Onkogenese, der epithelialen Identität, der DNA-Reparatur und der Genomstabilität beteiligt sind, wurde umfassend untersucht und charakterisiert. Für SCC ist die Expression von ∆Np63 eine wesentliche Voraussetzung, um den malignen Phänotyp zu erhalten. Darüber hinaus trägt ∆Np63 funktionell zur Entwicklung einer Krebsresistenz gegenüber Therapien bei, die DNA-Schäden induzieren. SCC-Patienten werden derzeit mit der gleichen konventionellen Cisplatin-Therapie behandelt, wie sie vor 30 Jahren behandelt worden wären. Im Gegensatz zu Patienten mit anderen Tumorentitäten ist das Überleben von SCC-Patienten begrenzt und die Wirksamkeit der aktuellen Therapien eher gering. Angesichts der steigenden Inzidenz dieser Tumorentitäten ist die Entwicklung neuer Therapien für das Plattenepithelkarzinom dringend erforderlich. Das Targeting von ∆Np63, dem Transkriptionsfaktor, ist eine potenzielle Alternative zur Verbesserung des therapeutischen Ansprechens und der klinischen Ergebnisse von SCC-Patienten. ∆Np63 gilt jedoch als „nicht medikamentös“. Wie bei Transkriptionsfaktoren häufig beobachtet, bietet ∆Np63 keine geeigneten Domänen für die Bindung von niedermolekularen Inhibitoren. ∆Np63 reguliert eine Vielzahl von verschiedenen Signalwegen und zellulären Prozessen, was es schwierig macht, seiner Funktion entgegenzuwirken, indem es nachgeschaltete Effektoren angreift. Da ∆Np63 stark durch das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) reguliert wird, hat sich die Entwicklung von deubiquitinierenden Enzyminhibitoren als vielversprechende therapeutische Strategie erwiesen, um ∆Np63 bei der Behandlung von Plattenepithelkarzinomen zu bekämpfen. Diese Arbeit beinhaltete die Identifizierung des ersten deubiquitinierenden Enzyms, das die Stabilität des ∆Np63-Proteins reguliert. Hochmoderne SCC-Modelle wurden verwendet, um zu beweisen, dass USP28 ∆Np63 deubiquitiniert, seine Proteinstabilität reguliert und Plattenepithel-Transkriptionsprofile in vivo und ex vivo beeinflusst. Dementsprechend hängt SCC von USP28 ab, um wesentliche Mengen des Np63-Proteinüberflusses bei der Tumorbildung und -erhaltung aufrechtzuerhalten. Zum ersten Mal wurde ∆Np63, der Transkriptionsfaktor, in vivo mit einem niedermolekularen Inhibitor gezielt, der auf die Aktivität von USP28 abzielt. Die pharmakologische Hemmung von USP28 war ausreichend, um das Wachstum von SCC-Tumoren in präklinischen Mausmodellen zu verhindern. Schließlich zeigte diese Arbeit, dass die Kombination von Cisplatin mit USP28-Inhibitoren als neuartige therapeutische Alternative das begrenzt verfügbare Portfolio an SCC-Therapeutika erweitern könnte. Zusammengefasst zeigen die in dieser Dissertation präsentierten Daten, dass die Hemmung von USP28 in SCC die Np63-Proteinhäufigkeit verringert, wodurch der Fanconi-Anämie (FA)-Signalweg und die rekombinatorische DNA-Reparatur herunterreguliert werden. Dementsprechend reduziert die Hemmung von USP28 die Reaktion auf DNA-Schäden und sensibilisiert dadurch SCC- Tumoren für DNA-Schädigungstherapien wie Cisplatin.show moreshow less

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Metadaten
Author: Cristian Prieto García
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-270332
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Graduate Schools
Faculties:Graduate Schools / Graduate School of Life Sciences
Fakultät für Biologie / Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften
Fakultät für Chemie und Pharmazie / Lehrstuhl für Biochemie
Referee:Dr. Markus Elmar Diefenbacher, Prof. Dr. Martin Eilers, Prof. Dr. Ivan Dikic, Prof. Dr. Stefan Gaubatz
Date of final exam:2022/05/04
Language:English
Year of Completion:2022
DOI:https://doi.org/10.25972/OPUS-27033
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 572 Biochemie
Tag:Squamous cell carcinoma; USP28; ΔNp63
Release Date:2022/05/11
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