The role of Cks proteins in apoptosis

Abstract

Cyclin-dependent kinase subunits (Cks) proteins are evolutionary conserved small proteins that interact with Cyclin-dependent kinase (Cdk) and are frequently overexpressed in several types of cancer, which is correlated with poor prognosis and aggressive behavior. Lower eukaryotes as budding yeast express one Cks protein (Cks1), whereas mammalian cells express two (Cks1 and Cks2). Cks proteins were most frequently associated with a direct role in cell cycle regulation, but are also involved in efficient transcription of multiple genes. However, despite their similarity, Cks proteins can have specific functions. For instance, mammalian Cks1, but not Cks2, is involved in ubiquitination of p27, a cyclin-dependent kinase inhibitor. There is some indication that modulation of Cks protein levels can impact apoptosis in some mammalian cell lines, but there is a lack of focused research on this subject and the mechanism involved remains uncharacterized. A role of Cks proteins in apoptosis has therefore yet to be explored as a target in cancer therapy. The yeast model has already demonstrated its potential for application in the apoptosis field, as evidenced by the increasing number of studies using yeast as a model for neurotoxicity and cancer. Most functions attributed to Cks proteins are conserved in yeast, and indeed mammalian Cks proteins can functionally substitute for yeast Cks1p. Our aim was therefore to determine whether modulation of Cks1p levels alters apoptotic signaling in the yeast Saccharomyces cerevisiae, which would be indicative of a conserved function in apoptosis. We found that deletion of yeast CKS1 led to significantly increased sensitivity to short-term exposure to the chemotherapeutic agent cisplatin, but not to the other DNA damaging agents - methyl methanesulfonate and 5-fluorouracil, nor to the general apoptosis inducers - acetic acid and hydrogen peroxide. This is a strong indication of a specific regulated role for Cks1p in DNA damage-induced cell death, independent from its role in cell cycle. Further studies to unravel its function, as well as the pathways involved, could therefore provide novel targets to exploit in the treatment of cancers where Cks proteins are up-regulated.

Subunidades Kinase dependente de ciclina (Cks) são pequenas proteínas conservadas evolucionariamente, que interagem com kinases dependentes de ciclina (Cdks) e encontram-se sobreexpressas em diversos tipos de cancro, relacionado com mau prognóstico e comportamento agressivo. Eucariotas inferiores como a levedura expressam uma proteína Cks (Cks1), enquanto as células de mamífero expressam duas proteínas (Cks1 e Cks2). Proteínas Cks estão mais associadas a um papel direto na regulação do ciclo celular, mas também estão envolvidas na transcrição eficiente de vários genes. Contudo, apesar das suas semelhanças, as proteínas Cks podem ter funções específicas. Por exemplo, a Cks1 de mamífero está envolvida na ubiquitinação do p27, um inibidor da kinase dependente de ciclina. Há algumas indicações que a modulação dos níveis de proteínas Cks podem ter impacto na apoptose em algumas linhas celulares de mamífero, mas há pouca investigação neste assunto e o mecanismo continua por caracterizar. Um papel das proteínas Cks na apoptose tem ainda que ser explorado para ser usado como alvo na terapia de cancro. O modelo da levedura tem mostrado potencial para aplicação na área da apoptose, como é evidenciado pelo aumento do número de estudos a usarem a levedura como modelo para neurotoxicidade e cancro. Muitas funções atribuídas a proteínas Cks são conservadas em levedura, e de facto proteínas Cks de mamífero podem substituir funcionalmente a proteína Cks1p de levedura. O nosso objetivo foi determinar se a modulação dos níveis de Cks1p altera a sinalização apoptótica na levedura Saccharomyces cerevisiae, o que seria indicativo da conservação da função na apoptose. Determinamos que a deleção de CKS1 em levedura leva ao aumento significativo da sensibilidade a uma exposição curta à cisplatina, mas não a outros agentes danificadores de ADN, metanosulfato metil e 5-fluorouracil, nem a indutores gerais de apoptose, ácido acético e peróxido de hidrogénio. Isto é uma forte indicação para um papel de regulação específico de Cks1p em morte celular induzida por danos de ADN, independente do seu papel no ciclo celular. Estudos futuros para desvendar esta função, assim como as vias envolvidas, podem fornecer novos alvos para explorar no tratamento de cancros onde as proteínas Cks estão sobreexpressas.