Regulation of GRK2 by Mdm2 and the APC/C complexA way to fine-tune dynamics and faithful progression of the cell cycle

Resumen

La degradación proteasomal de quinasas esenciales es el mecanismo de regulación mayoritario en el control del ciclo celular. Aunque inicialmente caracterizada como uno de los principales efectores de la desensibilización de los receptores acoplados a proteínas G (GPCRs), la quinasa GRK2 se perfila como un nodo emergente en la señalización celular por su capacidad para regular distintas proteínas señalizadoras y procesos celulares. Se ha demostrado que el aumento de los niveles de esta quinasa favorece la señalización en vías de factores de crecimiento y la proliferación y la supervivencia de distintos tipos de células tumorales de mama. Por otra parte, hemos descrito que fluctuaciones en GRK2 parecen tener un papel regulador de GRK2 en la progresión del ciclo celular, mientras que su estabilización disminuye la eficacia con la que la célula detiene el ciclo en respuesta a sustancias genotóxicas. Por tanto, estudiar cómo y por qué cambian los niveles de GRK2 en las distintas fases del ciclo celular podría ayudar a entender el papel de esta quinasa en el crecimiento tumoral. Hemos descubierto que los niveles de GRK2 disminuyen progresivamente durante la fase G2 y mitosis como consecuencia de una cooperación secuencial de las E3 ligasas Mdm2 y APC/C. Durante la fase G2, el complejo CDK2/Ciclina A fosforila a GRK2, facilitando la interacción con la prolil-isomerasa Pin1 y permitiendo su posterior ubiquitinación por Mdm2. Por el contrario, el complejo APC/CCdc20 es el responsable de promover la degradación de GRK2 en mitosis, reconociendo un motivo de destrcucción D-Box en su secuencia en un proceso insensible al punto de restricción del huso. Por otra parte, en la fase G1 varios mecanismos dependientes de la quinasa CK2 protegen a GRK2 de la acción del complejo APC/CCdh1, permitiendo la recuperación de sus niveles. Si se impide que tengan lugar estos procesos secuenciales de disminución y recuperación de GRK2, se producen alteraciones significativas en la proliferación, duración de la fase G1 y progresión de la mitosis. Nuestros datos sugieren que estas alteraciones pueden estar relacionadas con la demostrada influencia de GRK2 en la separación de centrosomas impulsada por EGF en G2 y con el papel de GRK2 en la modulación de la dinámica de microtúbulos mediante la fosforilación de la tubulin-deacetilasa HDAC6. Resulta interesante que la ganancia de función de GRK2 en G1 parece contribuir a la adaptación de dinámicas de ciclo celular a decisiones de destino celular, ya que el acortamiento de la fase G1 del mutante DBox de GRK2 corresponde con ciertas características de células indiferenciadas. Además, nuestros datos apuntan a posibles interacciones de GRK2 con importantes reguladores del proceso de citoquinesis. Curiosamente, hemos detectado la presencia de GRK2 en el midbody y hemos visto que la expresión de mutantes defectivos en estabilidad o actividad afecta al progreso de la citoquinesis y provoca cambios en el contenido proteico del midbody; probablemente alterando puntos críticos del proceso como la organización del anillo contráctil, el posicionamiento y hundimiento del surco de división y a la abscisión final del midbody. En resumen, nuestros resultados sugieren que una degradación inadecuada de GRK2 durante el ciclo celular puede comprometer la fidelidad de la división celular por medio de una rápida progresión en G1 y el deterioro del ensamblaje y la funcionalidad del huso mitótico en la mitosis, así como en la citoquinesis, contribuyendo en conjunto al aumento de poliploidía e inestabilidad genómica.