The product of the snail1 gene (SNAIL1) is a transcriptional repressor required for triggering the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). SNAIL1 transcription is induced when epithelial cells are forced to acquire a mesenchymal phenotype. Furthermore, ectopic expression of snail1 in epithelial cells promotes resistance to apoptosis. In this study, we demonstrate that this resistance to ã radiation-induced apoptosis caused by Snail1 is associated with the transcriptional inhibition of PTEN phosphatase. The binding of Snail1 to PTEN promoter increases after ã radiation, correlating with the stabilization of snail1 protein that prevents the association of p53 to PTEN promoter. These results stress the critical role of Snail1 in the control of apoptosis and demonstrate the regulation of PTEN phosphatase by this transcriptional repressor.In this work we also demonstrate that snail1 protein modulates its own expression in tumor cells in a bimodal fashion. Snail1 binds to an E-box present in its promoter and represses its activity. However, in tumor cell lines with low levels of E-cadherin, snail1 stimulates its own promoter. This positive effect prevails on the inhibitory effect, does not require the E-box, and is independent on the SNAG box in snail1 protein. Transcriptional stimulation of SNAIL1 promoter by snail1 is dependent on the activation of NFêB and is negatively modulated by E-cadherin transfection. These results indicate that the expression of snail1 gene can be regulated by its product and by the levels of E-cadherin, and evidence the existence of a fine-tuning feed-back mechanism of regulation for snail1 transcription. / El producte del gen snail1 (SNAIL1) és un repressor transcripcional requerit per a la transició epiteli-mesénquima (TEM). La seva transcripció s'indueix quan les cèl·lules epitelials són forçades a adquirir un fenotip mesenquimal. A més, l'expressió ectòpica d'snail1 en cèl·lules epitelials promou resistència a apoptosi. En aquest estudi varem demostrar que la resistència a apoptosi, induïda per radiació gamma, en aquestes cèl·lules és causada per snail1 i està associada a la inhibició transcripcional de la fosfatasa PTEN. La unió de snail1 al promotor de PTEN augmenta després de la radiació gamma, es correlaciona amb l'estabilització de la proteïna snail1 i impedeix l'associació de p53 al promotor de PTEN. Aquests resultats expliquen el paper crític de snail1 en el control de la apoptosi i demostren la regulació de la fosfatasa PTEN per aquest repressor transcripcional. En aquest treball també varem demostrar que la proteïna snail1 modula la seva pròpia expressió en cèl·lules tumorals d'una manera bimodal. Snail1 s'uneix a una caixa E present en el seu promotor i reprimeix la seva activitat. No obstant això, en cèl·lules tumorals amb nivells baixos d'E-cadherina, snail1 estimula el seu propi promotor. Aquest efecte activador preval sobre l'efecte inhibitori, no requereix de la caixa E i és independent del domini SNAG en la proteïna snail1. L'estimulació transcripcional del promotor SNAIL1 per snail1 és depenent de l'activació de NFκB i és modulada negativament per la transfecció d'E-cadherina. Aquests resultats indiquen que l'expressió del gen snail1 es pot regular pel seu propi producte i pels nivells d'E-cadherina, i evidencien l'existència d'un fi mecanisme de control en la regulació transcripcional de snail1. / El producto del gen snail1 (SNAIL1) es un represor transcripcional requerido para la transición epitelio-mesénquima (TEM). Su transcripción se induce cuando las células epiteliales son forzadas a adquirir un fenotipo mesenquimal. Además, la expresión ectópica de snail1 en células epiteliales promueve resistencia a apoptosis. En este estudio demostramos que la resistencia a apoptosis, inducida por radiación gamma, en estas células es causada por snail1 y está asociada a la inhibición transcripcional de la fosfatasa PTEN. La unión de snail1 al promotor de PTEN aumenta después de la radiación gamma, se correlaciona con la estabilización de la proteína snail1 y previene la asociación de p53 al promotor de PTEN. Estos resultados explican el papel crítico de snail1 en el control de la apoptosis y demuestran la regulación de la fosfatasa PTEN por este represor transcripcional. En este trabajo también demostramos que la proteína snail1 modula su propia expresión en células tumorales de una manera bimodal. Snail1 se une a una caja E presente en su promotor y reprime su actividad. Sin embargo, en células tumorales con niveles bajos de E-cadherina, snail1 estimula su propio promotor. Este efecto activador prevalece sobre el efecto inhibitorio, no requiere de la caja E y es independiente del dominio SNAG en la proteína snail1. La estimulación transcripcional del promotor SNAIL1 por snail1 es dependiente de la activación de NFκB y es modulada negativamente por la transfección de E-cadherina. Estos resultados indican que la expresión del gen snail1 se puede regular por su propio producto y por los niveles de E-cadherina, y evidencian la existencia de un fino mecanismo de control en la regulación transcripcional de snail1.

El mal pronòstic en una neoplàsia epitelial està associada a l'adquisició de característiques mòbils o invasives per part de les cèl·lules canceroses. Aquesta transformació morfològica es denomina transició epiteli-mesènquima (TEM). Snail és un factor de transcripció implicat en aquest procés, responsable de reprimir l'expressió de l'E-cadherina. Aquest treball demostra que Snail té la capacitat de reprimir l'expressió de MUC1 i VDR a través de la seva unió directa a caixes de reconeixement situades en els diferents promotors proximals. A més, la sobreexpressió d'Snail en diverses línies cel·lulars provoca un augment dels nivells d'ARNm de ZEB1 i un increment de l'activitat del seu promotor. L'activitat del promotor mínim d'Snail i els seus nivells d'ARNm depenen de la senyalització d'ERK. Finalment, hem demostrat que Snail i WT1, un regulador positiu de l'expressió de l'E-cadherina, competeixen per unir-se al promotor de l'E-cadherina i regular la seva transcripció. / The poor prognosis in epithelial neoplasia is associated with the acquisition of motile or invasive properties by the cancerous cells. This morphological transformation is often referred to as epithelial to mesenchymal transition (EMT). The Snail transcription factor is involved in this process by repressing the expression of E-cadherin. In this study we demonstrate the capacity of Snail to repress both MUC1 and VDR transcription by direct binding to specific sequences within their proximal promoter. Moreover, Snail overexpression in several cell lines induces ZEB1 mRNA and increases its promoter activity. The activity of the Snail minimal promoter is dependent on the ERK signaling pathway. Finally, we have demonstrated that Snail and WT1, a positive regulator of E-cadherin expression, compete for the binding to the E-cadherin promoter in order to regulate its transcription.

La transició Epiteli-Mesènquima es dóna durant el desenvolupament embrionari i en els estadis tardans de la progressió tumoral permetent que es produeixi la metàstasi. Aquestes transicions necessiten una repressió de l'E-Cadherina i es pot reproduir en cèl·lules en cultiu amb l'expressió ectòpica de Snail1, un repressor de l'E-Cadherina. Durant la transició produïda per Snail es produeix la ràpida activació de gens mesenquimals com Fibronectina i LEF1. L'expressió forçada d'E-Cadherina fa disminuir els nivells de RNA de Fibronectina i LEF1, indicant que en l'activació d'aquests dos gens està implicat un cofactor sensible a l'E-Cadherina. En concordança, la transcripció de Fibronectina i LEF1 és depenent de -Catenina i NFB. La sobreexpressió d'E-Cadherina inhibeix l'activitat transcripcional d'aquests dos factors i disminueix la seva interacció amb el promotor de Fibronectina. De manera similar a la -Catenina, NFB es detecta associat a l'E-Cadherina i altres components dels contactes intercel·lulars. Quan es trenquen les unions adherents, com quan es sobreexpressa Snail, la interacció E-Cadherina-NFB disminueix i augmenta l'activitat transcripcional de NFB i-Catenina. / Epithelial to mesenchymal transitions takes place during embryo development and in the late stages of tumorigenesis allowing metastasis formation. These transitions require E-Cadherin downregulation and can be reproduced in cell culture by ectopic expression of Snail1, an E-Cadherin gene repressor. During Snail-induced transition a rapid upregulation of mesenchymal genes such as Fibronectin and LEF1 has been characterized. Forced expression of E-Cadherin strongly down-regulates Fibronectin and LEF1 RNA levels, indicating that an E-Cadherin sensitive cofactor is involved in the activation of these genes. Accordingly, transcription of Fibronectin and LEF1 was dependent on -Catenin and NFB. E-Cadherin over-expression downregulated the transcriptional activity of both factors and decreased their interaction to Fibronectin promoter. Similarly to -Catenin, NFB was detected associated to E-Cadherin and other cell adhesion components. Association of NFB to E-Cadherin required the integrity of this complex; conditions that disrupts adherens junctions, such as Snail over-expression, decreased E-Cadherin-NFB interaction and up-regulates NFB and -Catenin transcriptional activity. Therefore, -Catenin and NFB transcriptional activities are required for expression of the studied mesenchymal genes and these activities are inactivated by immobilizing -Catenin and NFB to functional E-Cadherin structures.

L'adenocarcinoma ductal de pàncrees és un càncer molt agressiu que actualment representa la quarta causa de mort per càncer als països occidentals. Les teràpies clàssiques, basades en la resecció quirúrgica, la radioteràpia i el tractament amb quimioteràpics com la gemcitabina, no són efectives en la gran majoria del pacients. En aquests darrers anys s'està estudiant l'aplicació de la teràpia gènica com a teràpia alternativa o adjuvant per al tractament d'aquesta neoplàsia. Una aproximació important és la que es basa en la transferència del gen de la timidina quinasa del virus Herpes simplex tipus 1 (TK) i l'administració de la pro-droga ganciclovir (GCV). Un dels atractius que presenta aquest sistema TK/GCV és que disposa d'un mecanisme amplificador de la mort cel·lular, que va més enllà d'eliminar la cèl·lula tumoral modificada genèticament amb el gen TK i que es coneix com l'efecte adjacent. S'ha proposat, que aquest efecte podria ser degut al trànsit dels metabòlits tòxics del GCV a través dels canals intercel·lulars que formen les unions gap.En aquesta tesi hem realitzat una caracterització de l'expressió de les molécules constitutives de les unions gap, les connexines, en l'adenocarcinoma de pàncrees; i hem estudiat el seu paper en l'eficàcia de dues estratègies terapèutiques basades en l'administració de compostos anàlegs de nucleòsids: el sistema suïcida TK/GCV i el quimioteràpic gemcitabina. S'ha estudiat també la possible contribució de l'E-cadherina, element clau de les unions adherents epitelials, en l'efecte citotòxic d'aquestes teràpies i amb especial èmfasi en el sistema TK/GCV.

The epithelial to mesenchymal transition (EMT) is a highly conserved cellular program that allows well-­‐differentiated epithelial cells to convert to motile mesenchymal cells. EMT is critical for appropriate embryogenesis and plays a crucial role in tumorigenesis and cancer progression. At this regard, it has become increasingly evident that, in addition to genetic alterations, tumour development involves the alteration of gene expression patterns owing to epigenetic changes. Taking this into account, this thesis mainly addresses the description of new molecular epigenetic mechanisms underlying one of the hallmark processes governing EMT, the Snail1-­‐mediated E-­‐cadherin repression. Indeed, our results demonstrate that both Polycomb group (PcG) proteins and the LOXL2 protein are involved in this process. Apart from providing novel insights into the significance of these proteins in tumor progression, our work uncovers the characterization of a new epigenetic modification carried out by LOXL2; H3K4 deamination. / La transició epiteli-­‐mesènquima (EMT) és un programa cel·lular molt conservat que permet a les cèl·lules epitelials convertir-­‐se en cèl·lules mesenquimals indiferenciades. La EMT és un procés crucial pel desenvolupament embrionari i per la progressió tumoral. A aquest respecte, ha esdevingut cada cop més evident que el desenvolupament tumoral no només està associat a alteracions genètiques, sinó també a l'alteració de l’expressió gènica causada per canvis epigenètics. Tenint això en compte, aquesta tesi es centra en la descripció de nous mecanismes moleculars en l’àmbit de l’epigenètica associats a un dels processos clau en la EMT, la repressió de la E-­‐ cadherina mitjançada pel factor de transcripció Snail1. De fet, els nostres resultats demostren que tant les proteïnes del grup Polycomb (PcG) com la proteïna LOXL2 estan implicades en aquest procés. A part de proporcionar nova informació respecte la importància d'aquestes proteïnes en la progressió tumoral, la nostra feina ha permès la caracterització d'una nova modificació epigenètica duta a terme per la proteïna LOXL2; la deaminació de H3K4.

Els factors de transcripció de la família Snail són fonamentals en la "transició epiteli-mesènquima", procés morfogènic essencial en el desenvolupament embrionari i en els fenòmens metastàsics tumorals.En els mamífers l'activitat d'Snail és modulada per dos mecanismes. (i) En el promotor humà es troben regions definides de resposta a factors repressors, predominants en les cèl·lules epitelials, i elements diferenciats de resposta a inductors de la "transició epiteli-mesènquima". (ii) L'activitat d'Snail és condicionada també per la seva localització subcel·lular, modulada per mecanismes no transcripcionals: la fosforilació d'Snail determina si és o no exclós del nucli. Al citosol no pot actuar com a repressor transcripcional però pot interaccionar amb la xarxa microtubular, que estabilitza i en condiciona el dinamisme. Això coincideix amb l'activació de la GTPasa RhoA i la reorientació dels filaments de vimentina, fets associats a l'adquisició de capacitat migratòria. L'efecte com a repressor transcripcional i la modulació del dinamisme microtubular són possiblement esdeveniments coordinats necessaris per al rol biològic d'Snail en mamífers. / Snail family of transcription factors is fundamental to the "epithelial-mesenchymal transition", morphogenic process essential to embryonic development and metastatic phenomena in tumors.Snail's activity is modulated in two ways in mammals. (i) The human promoter harbors definite regions that respond to repressor factors, which prevail in epithelial cells; and differentiated elements that respond to known inducers of the "epithelial-mesenchymal transition". (ii) Snail's activity is also conditioned by its subcellular localization, mechanism not dependent on its transcriptional control: Snail phosphorylation determines whether Snail is excluded or not from the nucleus. When in the cytosol, Snail is unable to act as a transcriptional repressor, but however binds to the microtubular meshwork, which becomes stabilized and whose dynamism is conditioned as a result. This fact coincides with the activation of the RhoA GTPase and reorientation of vimentin filaments, both phenomena being related to the acquisition of cell motility. The transcriptional repressor and the microtubule dynamics effects are probably two coordinated events necessary to Snail's biological role in mammals.