Mayán, María D., Fonseca, Eduardo, Guitián-Caamaño, Amanda, Mayán, María D., Fonseca, Eduardo, and Guitián-Caamaño, Amanda
[Abstract] Mutations in the oncogenic protein kinase BRAF are involved in the onset and progression of several tumours, including more than 50% of melanoma cases and around 8% of all cancers worldwide. Currently, BRAF/MEK inhibitors (BRAF/MEKi) are the standard therapy for BRAFmutated melanoma and have radically changed the treatment landscape of advanced BRAF mutation-positive tumours. However, limited efficacy and emergence of drug resistance are major handicaps for successful treatments. The channel protein connexin43 (Cx43), allows the exchange of small molecules such as ions, metabolites or small RNAs (sRNAs) via hemichannels, gap junctions and thought small extracellular vesicles (EVs), affecting of cell growth, metabolism, and differentiation. Cx43 has also been detected at the mitochondrial associated membranes (MAMs) and it has been identified as a potential tumour suppressor in primary melanoma. However, the molecular basis of its role in disease progression remains controversial. In this project, we aim to unravel de role of Cx43 in the context of BRAF mutated cancer and resistance to therapy in BRAF-mutated tumours. Our findings show that Cx43 enhances the efficacy of BRAF/MEKi in various BRAF-driven tumours in vitro and in vivo models, by attracting DNA repair complexes to the nuclear membrane by interacting with lamin-A/C and different DDR proteins such as HMGB1, PRPF19, XCRR6 or CDCL5. This nuclear compartmentalisation restrict HR pathways and delay DNA repair leading to persistent DNA damage, contribuing to genome instability and synthetic lethality. The results of this thesis demonstrated that targeting Cx43 to interfere with DNA repair could emerge as a potential therapeutic strategy to increase efficacy and to overcome drug resistance in tumours with a BRAF mutant background. In light of our findings, we designed an innovative drug combination by using EVs as drug delivery systems to deliver the full-Cx43 (mRNA and protein) in combination with the, [Resumen] Las mutaciones en la proteína quinasa oncogénica BRAF están directamente relacionadas con la aparición y progresión de varios tipos de tumores, incluyendo más del 50% de los casos de melanoma y aproximadamente el 8% de todos los cánceres en el mundo. En la actualidad, los inhibidores de BRAF/MEK (BRAF/MEKi) son considerados la terapia estándar para los melanomas que presentan mutaciones en BRAF, y han modificado drásticamente el panorama del tratamiento de los tumores avanzados con esta característica genética. Sin embargo, su efectividad es limitada y la resistencia a estos fármacos constituye un obstáculo significativo para el éxito del tratamiento. La proteína transmembrana conexina43 (Cx43) facilita el intercambio de pequeñas moléculas, como iones, metabolitos y ARN pequeños, a través de diferentes mecanismos celulares como uniones comunicantes (GJs), hemicanales o vesículas extracelulares (EVs), afectando aspectos clave como el crecimiento, metabolismo y diferenciación celular. Además, se ha identificado a la Cx43 en las membranas asociadas a las mitocondrias (MAMs) y se ha sugerido como un potencial supresor tumoral en el melanoma primario. Sin embargo, su papel molecular exacto en la progresión de la enfermedad aún es motivo de controversia. En este proyecto, nuestro objetivo es dilucidar el papel de la Cx43 en el contexto de cánceres con mutación en BRAF y en la resistencia a la terapia asociada a dichas mutaciones. Nuestros hallazgos indican que la Cx43 mejora la eficacia de los inhibidores de BRAF/MEK en varios modelos de tumores BRAF-mutados, tanto in vitro como in vivo. Este efecto se logra atrayendo complejos de reparación del ADN hacia la membrana nuclear a través de la interacción con diversas proteínas, como lamin-A/C y diferentes proteínas de reparación del ADN. Esta compartimentación nuclear restringe las vías de reparación del ADN, lo que conduce a daños persistentes en el genoma y contribuye a la inestabilidad genómica y a la letalidad, [Resumo] As mutacións na proteína quinasa oncoxénica BRAF están directamente relacionadas coa aparición e progresión de varios tipos de tumores, incluíndo máis do 50% dos casos de melanoma e aproximadamente o 8% de todos os cancros no mundo. Na actualidade, os inhibidores de BRAF/MEK (BRAF/MEKi) son considerados a terapia estándar para os melanomas que presentan mutacións en BRAF, e modificaron drasticamente o panorama do tratamento dos tumores avanzados con esta característica xenética. Con todo, a súa efectividade é limitada e a resistencia a estes fármacos constitúe un obstáculo significativo para o éxito do tratamento. A proteína transmembrana conexina43 (Cx43) facilita o intercambio de pequenas moléculas, como ións, metabolitos e ARN pequenos, a través de diferentes mecanismos celulares como unións comunicantes (GJs), hemichanles ou vesículas extracelulares (EVs), afectando aspectos clave como o crecemento, metabolismo e diferenciación celular. Ademais, identificouse á Cx43 nas membranas asociadas ás mitocondrias (MAMs) e suxeriuse como un potencial supresor tumoral no melanoma primario. Con todo, o seu papel molecular exacto na progresión da enfermidade aínda é motivo de controversia. Neste proxecto, o noso obxectivo é dilucidar o papel da Cx43 no contexto de cancros con mutación en BRAF e na resistencia á terapia asociada ás devanditas mutacións. Os nosos achados indican que a Cx43 mellora a eficacia dos inhibidores de BRAF/MEK en varios modelos de tumores BRAF-mutados, tanto in vitro como in vivo. Este efecto lógrase atraendo complexos de reparación do ADN cara á membrana nuclear a través da interacción con diversas proteínas, como lamin-A/C e diferentes proteínas de reparación do ADN. Esta compartimentación nuclear restrinxe as vías de reparación do ADN, o que conduce a danos persistentes no xenoma e contribúe á inestabilidade xenómica e á letalidade sintética. Os nosos resultados suxiren que a Cx43 podería ser usada como unha estratexia terapéutica promete