Regulatory mechanisms of c-Myc and their role in Acute Myeloid Leukemia

Abstract

The c-Myc transcription factor is a key player in cell homeostasis, being commonly deregulated in human carcinogenesis. In this PhD thesis we have addressed the question how regulatory mechanisms restrain the oncogenic activity of c-Myc and its impact on cell differentiation. In the first half, we report that PML promotes destabilization of c-Myc protein and re-activation of c-Myc-repressed target genes. The consequent re-expression of the cell cycle inhibitor CDKN1A/p21 mediates differentiation of leukemic cells. In the second half of the thesis we identified a novel mechanism of gene regulation by c-Myc, which is mediated through its interaction with DNA-bound RARα. In undifferentiated cells, c-Myc/Max dimers cooperate with RARα in the repression of genes required for differentiation. Upon phosphorylation of c-Myc by the previously identified Pak2, the complex switches from a repressive to an activating function by releasing Max and recruiting transcriptional coactivators. These findings add a new and at least partially Max-independent mechanism for transcriptional regulation by c-Myc and also discover an unexpected function of c-Myc in inhibiting and promoting cellular differentiation. Taken together, our results describe two new mechanisms that counteract the oncogenic activity of c-Myc. Both PML and Pak2 can be considered as tumor suppressors since they modulate c-Myc function in a way that ultimately promotes differentiation of leukemic cells. This knowledge provides the basis for novel approaches to be exploited for the development of c-Myc-targeted therapies.

El factor de transcripció c-Myc juga un paper clau en l’homeòstasi cel·lular, essent freqüentment desregulat en la carcinogènesi humana. En aquesta tesi s’ha estudiat com diferents mecanismes reguladors poden frenar l’activitat oncogènica de c-Myc i el subsegüent impacte en la diferenciació cel·lular. A la primera meitat de la tesi, es demostra que PML promou la desestabilització de la proteïna c-Myc i, en conseqüència, la reactivació dels genes diana reprimits per c-Myc. Entre aquests gens diana es troba l’inhibidor del cicle cel·lular CDKN1A/p21, la reexpressió del qual provoca la diferenciació de cèl·lules leucèmiques induïda per PML. En la segona meitat, s’identifica un nou mecanisme de regulació transcripcional per part de c-Myc a través de la interacció amb RARα, el qual està unit a l’ADN. En cèl·lules indiferenciades, els dimers c-Myc/Max cooperen amb RARα en la repressió de gens essencials per a la diferenciació. Un cop c-Myc és fosforil·lat per la kinasa Pak2, el complex de c-Myc amb RARα esdevé activador mitjançant la pèrdua de Max i el reclutament de coactivadors transcripcionals. Aquest descobriment suposa un nou mecanisme mitjançant el qual c-Myc pot exercicir la regulació gènica almenys en part independentment de Max, i també revela una funció desconeguda de c-Myc en la inhibició i promoció de la diferenciació cel·lular. En conjunt, aquests resultats descriuen dos nous mecanismes que contrarestren l’activitat oncogènica de c-Myc. PML i Pak2 poden ser considerats supressors de tumors ja que modulen la funció de c-Myc per a promoure la diferenciació de les cèl·lules leucèmiques. Aquests descobriments poden utilitzar-se com a base pel desenvolupament de noves teràpies anti-tumorals que tinguin com a diana la proteïna c-Myc.