The non-melanocyte specific role of MITF in the maintenance of genome integrity

Abstract

Genome instability is a common feature of most cancer types. DNA damage is an important source of genome instability wherein DNA double strand breaks (DSBs) are particularly genotoxic as both strands of the DNA molecule are severed, risking loss of genetic material. Replication stress is another major source of genome instability. Unresolved replication stress can cause DNA double strand breaks (DSBs) and other chromosome aberrations, which can dramatically impact normal cell physiology. In cases of genotoxic stress, the cell cycle checkpoints are activated to prevent progression of potentially malignant cells. The cell cycle checkpoint protein P53 plays a central role in preserving genome integrity by facilitating cell cycle arrest and apoptosis in the presence of genotoxic stress. Microphthalmia associated transcription factor (MITF) is crucial for melanocyte development and survival, and a major melanoma oncogene, amplified in 10-20% of melanomas. Studies on the role of MITF in other tissues are, however, scarce. Here we demonstrate that MITF has an important role in maintaining genome stability beyond the melanocyte lineage. MITF knockdown in the osteosarcoma cell line U2OS shows strong signs of replication stress, chromosomal abnormalities and defects in DNA DSB repair, which results in P53 mediated G1 arrest and apoptosis. Moreover, we show that MITF depletion activates P53 via Large tumor suppressor kinase 2 (LATS2) a key kinase in the Hippo pathway. Our findings indicate that the genome maintenance function of MITF is not limited to the melanocyte linage, as MITF knockdown caused genome instability across different cell types. Collectively, this study highlights the role of MITF as a non-melanocyte specific genome maintenance factor and uncovers a potential connection between MITF and the Hippo pathway, which is frequently dysregulated in cancer.

Óstöðugleiki í erfðamenginu vegna DNA skemmda er eitt helsta einkenni flestra krabbameina. Tvíþátta DNA brot eru sérstaklega slæm þar sem þau auka líkurnar á að erfðaefni tapist þegar báðir þræðir DNA sameindarinnar brotna. DNA eftirmyndunarálag er einnig mikilvæg uppspretta óstöðugleika í erfðaefninu. Ef DNA eftirmyndunarálag er óleyst getur það valdið tvíþátta DNA brotum og litningaskemmdum sem geta haft veruleg áhrif á eðlilega frumustarfsemi. Þegar erfðaefnið er undir álagi ætti eftirlitskerfi frumuhringsins að virkjast til að koma í veg fyrir óheftan frumuvöxt. Eftirlitspróteinið P53 gegnir lykilhlutverki í að varðveita erfðamengið með því að stuðla að stöðvun frumuhringsins og stýrðum frumudauða þegar erfðaefnið er undir álagi. Umritunarþátturinn MITF gegnir lykilhlutverki í þroskun og lifun litfrumna. Próteinið er yfirtjáð í 10-20% af sortuæxlum þar sem það stuðlar að fjölgun krabbameinsfrumna. Hlutverk MITF í öðrum vefjum er hins vegar lítt rannsakað. Með þessari rannsókn sýnum við að MITF gegnir mikilvægu hlutverki í að viðhalda stöðugleika erfðamengisins í ýmsum frumulínum. Þegar MITF er slegið niður í beinsarkmeinsfrumulínunni U2OS sjást skýr merki um DNA eftirmyndunarálag, litningaskemmdir og galla í DNA viðgerðum. Þetta leiðir svo til P53 uppsöfnunar, stöðvunar í G1 fasa frumuhringsins og að lokum stýrða frumudauða. Við sýnum einnig að P53 uppsöfnuninni er miðlað í gegnum LATS2, lykil kínasa í Hippo ferlinum. Niðurstöður þessa verkefnis benda til þess að hlutverk MITF í viðhaldi á stöðugleika erfðaefnisins sé ekki takmarkað við litfrumur þar sem skortur á próteininu veldur óstöðugleika í erfðamenginu í frumulínum úr ýmsum vefjum. Niðurstöðurnar sýna einnig tengsl milli MITF og Hippo ferilsins sem oft hefur óeðlilega virkni í krabbameinum.