Angiogenesis, the growth of new blood vessels from pre-existing vasculature, is essential to sustain tumor growth and metastasis formation. Although targeting angiogenesis is a promising anti-cancer therapy, all attempted strategies so far have shown modest therapeutic effects. This indicates that tumor angiogenesis is a more complex phenomenon than previously anticipated. Hence, a better understanding of the molecular mechanisms supporting growth of tumor vessels will be crucial to identify novel and more specific anti-angiogenic therapies. Alternative splicing (AS) is the post-transcriptional molecular process that generates, from a single gene, multiple mRNAs leading to the production of protein isoforms with different structural and functional properties. Notably, increasing evidence supports a causative role of AS regulation in cancer. In particular, as many as 15'000 cancer-specific AS events have been identified suggesting that AS could serve as a powerful source of new diagnostic, prognostic and therapeutic tools for human cancer. Despite its well-established function(s) in tumor progression, the role of AS during angiogenesis has so far been largely ignored. Indeed, the molecular pathways involved in angiogenesis have been traditionally suggested to act primarily through regulation of transcription. For the first time, our group demonstrated an important role for the regulation of AS during angiogenesis. We found that the organization of the vascular lumen during angiogenesis is controlled at post-transcriptional level by the AS factor Nova2, previously considered neural cell-specific. Consequently, Nova2 ablation in zebrafish embryos causes vascular lumen formation defects, reminiscent of aberrant morphology of tumor vasculature. By RNA-seq and CLIP-seq, we recently identified novel Nova2-mediated AS variants of several receptors implicated in vascular patterning. Among these is Unc5b, encoding for a Netrin-1 receptor involved in both axon guidance and vessel morphogenesis. During my Ph.D., I found that Nova2 directly promotes the production of a novel Unc5b isoform deleted of 11 amino acids in the extracellular portion of the receptor (Unc5b-Δ8). I found that Unc5b-Δ8 is increased in ovarian cancer and I showed that the Nova2-dependent production of Unc5b-Δ8 plays a fundamental role in the formation of specific vessels during vascular development in vivo. Mechanistically, I found that Unc5b-Δ8 is not able to respond to the canonical Netrin-1 pro-survival signal. Collectively, my data suggest that Nova2 regulation of Unc5b AS plays a key role in angiogenesis thus identifying a novel pathway that could be relevant for cancer progression.

L'angiogenesi, la crescita di nuovi vasi sanguinei da una vascolatura pre-esistente, è un processo fondamentale per la progressione tumorale e la formazione di metastasi. Nonostante il processo di angiogenesi rappresenti un bersaglio terapeutico ideale per le terapie anti-tumorali, le strategie adottate finora hanno mostrato risultati modesti. Una migliore comprensione dei meccanismi molecolari alla base della crescita dei vasi tumorali è quindi fondamentale per lo sviluppo di nuove e più specifiche terapie anti-angiogeniche. Lo splicing alternativo (Alternative Splicing, AS) è una modificazione post-trascrizionale in grado di generare diversi mRNAs che portano alla produzione di isoforme proteiche con differenti proprietà funzionali. Numerose evidenze indicano un ruolo causativo di AS nel cancro. Infatti, all'incirca 15'000 eventi di AS sono specifici delle cellule tumorali ma non delle cellule normali. Queste evidenze suggeriscono che AS possa essere utilizzato come un nuovo strumento diagnostico, prognostico e terapeutico per la cura del cancro. Il ruolo di AS nell'angiogenesi è stato a lungo ignorato. Per la prima volta il nostro gruppo ha dimostrato che la formazione del lume vascolare durante l'angiogenesi è controllata a livello post-trascrizionale dal fattore di splicing Nova2, finora considerato specifico del sistema nervoso. Attraverso RNA-seq e CLIP-seq, il nostro gruppo ha recentemente identificato nuove isoforme di AS regolate da Nova2 di geni coinvolti nello sviluppo del sistema vascolare. Tra queste abbiamo trovato una nuova variante del gene Unc5b, il recettore della Netrina-1 che svolge importanti funzioni sia nel sistema vascolare che in quello nervoso. Durante il mio dottorato, ho dimostrato che Nova2 promuove la formazione di una nuova isoforma di Unc5b deleta di 11 amminoacidi nella porzione extra-cellulare del recettore (Unc5b-Δ8). Ho dimostrato che Unc5b-Δ8, a differenza del recettore wild-type, non risponde all’inibizione dell’apoptosi indotta dalla Netrina-1. Inoltre, ho dimostrato che Unc5b-Δ8 è fondamentale per la formazione di specifici vasi in vivo. Infine, ho trovato che l’espressione di Unc5b-Δ8 aumenta in campioni di tumore ovarico. In conclusione, i miei dati indicano che la regolazione di Unc5b da parte di Nova2 ha un ruolo chiave durante l'angiogenesi, identificando quindi un nuovo “pathway molecolare” che potrebbe rivelarsi importante per la progressione tumorale.

Nova2 alternative splicing regulation of the netrin receptor Unc5b during angiogenesis

PRADELLA, DAVIDE
2018-01-18

Abstract

Angiogenesis, the growth of new blood vessels from pre-existing vasculature, is essential to sustain tumor growth and metastasis formation. Although targeting angiogenesis is a promising anti-cancer therapy, all attempted strategies so far have shown modest therapeutic effects. This indicates that tumor angiogenesis is a more complex phenomenon than previously anticipated. Hence, a better understanding of the molecular mechanisms supporting growth of tumor vessels will be crucial to identify novel and more specific anti-angiogenic therapies. Alternative splicing (AS) is the post-transcriptional molecular process that generates, from a single gene, multiple mRNAs leading to the production of protein isoforms with different structural and functional properties. Notably, increasing evidence supports a causative role of AS regulation in cancer. In particular, as many as 15'000 cancer-specific AS events have been identified suggesting that AS could serve as a powerful source of new diagnostic, prognostic and therapeutic tools for human cancer. Despite its well-established function(s) in tumor progression, the role of AS during angiogenesis has so far been largely ignored. Indeed, the molecular pathways involved in angiogenesis have been traditionally suggested to act primarily through regulation of transcription. For the first time, our group demonstrated an important role for the regulation of AS during angiogenesis. We found that the organization of the vascular lumen during angiogenesis is controlled at post-transcriptional level by the AS factor Nova2, previously considered neural cell-specific. Consequently, Nova2 ablation in zebrafish embryos causes vascular lumen formation defects, reminiscent of aberrant morphology of tumor vasculature. By RNA-seq and CLIP-seq, we recently identified novel Nova2-mediated AS variants of several receptors implicated in vascular patterning. Among these is Unc5b, encoding for a Netrin-1 receptor involved in both axon guidance and vessel morphogenesis. During my Ph.D., I found that Nova2 directly promotes the production of a novel Unc5b isoform deleted of 11 amino acids in the extracellular portion of the receptor (Unc5b-Δ8). I found that Unc5b-Δ8 is increased in ovarian cancer and I showed that the Nova2-dependent production of Unc5b-Δ8 plays a fundamental role in the formation of specific vessels during vascular development in vivo. Mechanistically, I found that Unc5b-Δ8 is not able to respond to the canonical Netrin-1 pro-survival signal. Collectively, my data suggest that Nova2 regulation of Unc5b AS plays a key role in angiogenesis thus identifying a novel pathway that could be relevant for cancer progression.
18-gen-2018
L'angiogenesi, la crescita di nuovi vasi sanguinei da una vascolatura pre-esistente, è un processo fondamentale per la progressione tumorale e la formazione di metastasi. Nonostante il processo di angiogenesi rappresenti un bersaglio terapeutico ideale per le terapie anti-tumorali, le strategie adottate finora hanno mostrato risultati modesti. Una migliore comprensione dei meccanismi molecolari alla base della crescita dei vasi tumorali è quindi fondamentale per lo sviluppo di nuove e più specifiche terapie anti-angiogeniche. Lo splicing alternativo (Alternative Splicing, AS) è una modificazione post-trascrizionale in grado di generare diversi mRNAs che portano alla produzione di isoforme proteiche con differenti proprietà funzionali. Numerose evidenze indicano un ruolo causativo di AS nel cancro. Infatti, all'incirca 15'000 eventi di AS sono specifici delle cellule tumorali ma non delle cellule normali. Queste evidenze suggeriscono che AS possa essere utilizzato come un nuovo strumento diagnostico, prognostico e terapeutico per la cura del cancro. Il ruolo di AS nell'angiogenesi è stato a lungo ignorato. Per la prima volta il nostro gruppo ha dimostrato che la formazione del lume vascolare durante l'angiogenesi è controllata a livello post-trascrizionale dal fattore di splicing Nova2, finora considerato specifico del sistema nervoso. Attraverso RNA-seq e CLIP-seq, il nostro gruppo ha recentemente identificato nuove isoforme di AS regolate da Nova2 di geni coinvolti nello sviluppo del sistema vascolare. Tra queste abbiamo trovato una nuova variante del gene Unc5b, il recettore della Netrina-1 che svolge importanti funzioni sia nel sistema vascolare che in quello nervoso. Durante il mio dottorato, ho dimostrato che Nova2 promuove la formazione di una nuova isoforma di Unc5b deleta di 11 amminoacidi nella porzione extra-cellulare del recettore (Unc5b-Δ8). Ho dimostrato che Unc5b-Δ8, a differenza del recettore wild-type, non risponde all’inibizione dell’apoptosi indotta dalla Netrina-1. Inoltre, ho dimostrato che Unc5b-Δ8 è fondamentale per la formazione di specifici vasi in vivo. Infine, ho trovato che l’espressione di Unc5b-Δ8 aumenta in campioni di tumore ovarico. In conclusione, i miei dati indicano che la regolazione di Unc5b da parte di Nova2 ha un ruolo chiave durante l'angiogenesi, identificando quindi un nuovo “pathway molecolare” che potrebbe rivelarsi importante per la progressione tumorale.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11571/1214871
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