Mutant p53 inhibits microRNA biogenesis by interfering with the Microprocessor complex

Abstract

A decrease of mature microRNAs is often observed in human malignancies giving them potential to act as tumor suppressors. Thus, microRNAs may be potential targets for cancer therapy. In agreement, inhibition of microRNA biogenesis tends to enhance tumorigenesis, and alterations in the miRNA biogenesis machinery impact on the establishment and development of cancer programs. Moreover, accumulation of pri-microRNAs and corresponding depletion of mature microRNAs occurs in human cancers compared to normal tissues, strongly indicating an impairment of crucial steps in microRNA biogenesis. Still, the mechanisms through which microRNAs are regulated in cancer remain poorly understood. Therefore, the understanding of mechanisms that drive the alterations in the microRNA biogenesis is a cardinal question in cancer biology. The TP53 tumor suppressor gene is mutated in half of human tumors resulting in an oncogene with Gain-Of-Function activities. Numerous microRNAs can be regulated by wtp53 at transcriptional and post-transcriptional level but very few data about mutant p53-dependent microRNA expression are available yet. Here we demonstrate that mutant p53 oncoproteins modulate the biogenesis of a subset of microRNAs in cancer cells inhibiting their posttranscriptional maturation. Interestingly, among these microRNAs several are also downregulated in human tumors. By confocal, coimmunoprecipitation and RNA-ChIP experiments, we show that endogenous mutant p53 binds and sequesters RNA helicases p72/82 from the Microprocessor complex, interfering with the Drosha-pri-miRNAs association. In agreement with this, the overexpression of p72 leads to an increase of mature microRNAs levels. Finally, we demonstrate that 4 of post-transcriptionally regulated microRNAs display tumor suppressive properties related to apoptosis, cell cycle arrest, epithelial-mesenchymal transition repression and migration inhibition, strongly indicating that these microRNAs are downregulated by mutp53 in order to de-activate tumor suppressive pathways. Our study highlights for the first time a novel GOF activity of mutant p53 proteins responsible, at least in part, for the microRNA deregulation observed in cancer.

Alterazioni nei livelli dell’espressione dei microRNA sono state documentate in tutti i tipi di tumori umani. Nello specifico si assiste ad una generale inibizione dell’espressione di molti microRNA, che risultano essere potenziali oncosoppressori. Di conseguenza i microRNA possono essere potenziali bersagli per la terapia contro il cancro. Inoltre, l'inibizione della biogenesi dei microRNA favorisce i processi di tumorigenesi. Tuttavia i meccanismi attraverso i quali i microRNA sono deregolati nel cancro, e la correlazione fra oncogeni e biogenesi dei microRNA ancora non è chiara. Pertanto, la comprensione dei meccanismi che guidano le alterazioni nella biogenesi dei microRNA è una domanda cardinale nella biologia del cancro. Il gene oncosoppressore p53 è mutato in più del 50% dei tumori umani, e spesso, tali mutazioni portano alla generazione di una proteina in grado di contribuire allo sviluppo e alla progressione tumorale. Queste proteine acquisiscono nuove proprietà oncogeniche, definite “Gain Of Function” (GOF). Nel presente studio dimostriamo che differenti proteine p53 mutate modulano la biogenesi di un gruppo di microRNA, inibendo la loro maturazione a livello post-trascrizionale sia in cellule di adenocarcinoma del colon che di tumore mammario umano. E’ interessante notare che fra questi microRNA diversi sono repressi nei tumori umani. Dal punto vista meccanicistico, tramite esperimenti di immunofluorescenza al confocale, co-immunoprecipitazione delle proteine endogene ed immunoprecipitazione in vivo dell’RNA (RNA-ChIP), abbiamo dimostrato che l’oncoproteina p53 mutata endogena lega e sequestra l’RNA elicasi p72/82 dal complesso proteico Microprocessore con funzione di RNAsi III, interferendo con l’interazione fra Drosha ed i trascritti primari (pri-microRNA) bersaglio. Coerentemente, l’over-espressione della proteina p72 porta ad un incremento dei livelli di espressione dei microRNA maturi. Infine, abbiamo dimostrato che 4 dei microRNA (miR-517a, -519a, -218, -105) regolati negativamente a livello post-trascizionalmente dalla p53 mutata, mostrano proprietà oncosoppressive quali induzione dell’apoptosi, blocco del ciclo cellulare, repressione della transizione epitelio-mesenchima ed inibizione della migrazione cellulare, indicando fortemente che questi microRNA sono repressi dalla p53 mutata al fine di disattivare capacità onco-soppressive. I nostri studi dimostrano per la prima volta una nuova attività oncogenica della proteina p53 mutata responsabile della deregolazione dei microRNA osservata nei tumori.