The histone demethylase KDM6A is a tumor suppressor triggering genomic instability

KDM6A è una demetilasi istonica frequentemente alterata in diversi tipi tumorali. Rimuovendo specificatamente il marker epigenetico H3K27me2/3, KDM6A antagonizza l’attività di Polycomb promuovendo l’attivazione dei geni target. Nonostante la sua rilevanza, il ruolo patogenico di KDM6A non è chiaramente definito. Noi abbiamo rivelato che le cellule U-2OS con la deplezione di KDM6A mostrano un’aumentata instabilità genomica. Poiché le aberrazioni osservate evocano un possibile accumulo di danno non correttamente riparato, abbiamo deciso di investigare il putativo coinvolgimento di KDM6A nella risposta al danno al DNA. La valutazione dell’efficacia dell’attività di riparo, attraverso un sistema reporter, ha rivelato una compromissione del processo di riparo per ricombinazione omologa. Inoltre, le cellule deficitarie per KDM6A sono estremamente vulnerabili all’inibitore di PARP, l’Olaparib. L’aumentata suscettibilità al trattamento è probabilmente da ascrivere al difettivo riparo. In particolare, i processi di signaling e checkpoint del danno non sono influenzati, suggerendo che l’azione di KDM6A è specificatamente esplicata a livello del riparo. Per acquisire informazioni sul meccanismo molecolare che sottende il ruolo di KDM6A, abbiamo sfruttato il dataset The Cancer Genome Atlas (TCGA). Sorprendentemente, abbiamo scoperto che nel tumore alla vescica, primo per prevalenza di alterazioni nel gene di KDM6A, i geni che trascrivono per le proteine del riparo coinvolte nella ricombinazione omologa correlano positivamente con i livelli trascrizionali di KDM6A. Nonostante molte evidenze in letteratura suggeriscano un’implicazione di KDM6A nella modulazione trascrizionale dei geni legati allo sviluppo, la sua attività catalitica è dispensabile per molte delle funzioni oncosoppressori descritte finora. Tuttavia, i nostri risultati e dati ottenuti da altri autori puntato ad un ruolo cruciale nella regolazione trascrizionale dei geni coinvolti nel riparo per ricombinazione omologa. Inoltre, il nostro lavoro ha ampliato la comprensione della regolazione dei livelli di KDM6A proponendo un inatteso ruolo della chinasi ATM nella modulazione di KDM6A in condizioni basali e di danno. I risultati ottenuti potrebbero introdurre nuovi percorsi terapeutici per colpire il tumore e per il superamento della resistenza ai farmaci.

KDM6A is a histone demethylase frequently altered across several cancer types. By specifically removing the H3K27me2/3 epigenetic repressive marks, KDM6A counteracts Polycomb function promoting target gene activation. Despite its relevance as a cancer gene, KDM6A pathogenic role remains poorly defined. We revealed that U-2OS cells were KDM6A was depleted displayed an increased genomic instability. Since the aberrations observed are reminiscent of an accumulation of unrepaired breaks, we hence decided to investigate the putative implication of KDM6A in the DNA damage response (DDR). The evaluation of the repair efficacy through reporter-constructs system revealed a specific impairment in the Homologous recombination (HR) repair pathway. Also, KDM6A deficient cells were extremely vulnerable to the PARP inhibitor, Olaparib. The increased susceptibility to the treatment is likely ascribed to the hampered repair upon KDM6A loss. Remarkably, DNA damage signaling and checkpoint were not affected suggesting that KDM6A action is specifically exerted at the DNA repair level. To gain insight on the molecular mechanisms underlying the role of KDM6A, we exploited The Cancer Genome Atlas (TCGA) RNA-seq dataset. Interestingly, we found that in Bladder Cancer, first for the prevalence of KDM6A alterations, HR repair genes positively correlated with KDM6A levels. Despite a full body of literature implicating KDM6A in the transcriptional modulation of developmentally regulated genes, its catalytic activity is dispensable for most of KDM6A tumor suppression functions explored. Our results and data from others point to a pivotal role of KDM6A in the regulation of HR genes transcription. Moreover, our work expanded the understanding in the regulation of KDM6A levels proposing an unanticipated role of the apical kinase ATM in the modulation of KDM6A in both basal and damage conditions. Collectively, our findings could usher novel avenues to target tumor and to more effectively overcome resistance to drugs.