Dissecting the TRIM8 role in the pathogenesis of glioma

Human gliomas are a heterogeneous group of primary malignant brain tumors, whose molecular pathogenesis is not yet solved. Therefore, understanding the molecular mechanisms underlying their aggressive behavior may lead to better management, appropriate therapies, and good outcomes through the identification of novel specific glioma-associated genes. Members of the tripartite motif (TRIM) proteins family are involved in many biological processes, including transcriptional regulation, cell proliferation and differentiation and cell cycle progression. Alterations of TRIM proteins are associated with a variety of pathologies like developmental disorders, inflammatory diseases and cancers. Among TRIMs protein family, TRIM8 encodes an E3 ubiquitin ligase involved in various pathological processes, including hypertrophy, antiviral defense, encephalopathy, and cancer development. We have identified TRIM8 as a gene aberrantly expressed in gliomas, whose expression correlates with unfavorable clinical outcome in glioma patients. To gain insights into the TRIM8 functions, we profiled the TRIM8 transcriptome and interactome in primary mouse embryonic neural stem cells using RNA-sequencing and proteomics, followed by bioinformatics analysis. Functional analysis, including biochemical and cellular assays were then performed to explore TRIM8 roles in different pathways. Our study firstly identified enriched pathways related to the neurotransmission and to the central nervous system (CNS) functions, providing additional evidence about the existence of a functional interactive crosstalk between TRIM8 and STAT3 with possible implications in the development and progression of glioma. Then, we found that TRIM8 interacts with KIFC1 and KIF11/Eg5, two master regulators of mitotic spindle assembly and cytoskeleton reorganization. Exploring the TRIM8 role in the mitotic spindle machinery, we showed that TRIM8 localizes at the mitotic spindle during mitosis and plays a role in centrosome separation at the beginning of mitosis with a subsequent delay of the mitotic progression and impact on chromosomal stability. Our results substantiate the role of TRIM8 in the brain functions through the deregulation of genes involved in different CNS-related pathways, including JAK-STAT. Moreover, we provided insights on the physiological function of TRIM8 in the mitotic spindle machinery, pointing to an emerging role for TRIM8 in the regulation of mitosis

I gliomi umani sono un gruppo eterogeneo di tumori cerebrali maligni primari, la cui patogenesi molecolare risulta ancora parzialmente sconosciuta. Pertanto, la comprensione dei meccanismi molecolari alla base della loro insorgenza e del loro decorso può portare a una migliore scelta di terapie appropriate e a migliori risultati prognostici, attraverso l'identificazione di nuovi geni specifici associati al glioma. Le proteine appartenenti alla famiglia “tripartite motif” (TRIM) sono coinvolte in diversi processi biologici, tra cui la regolazione trascrizionale, il controllo della progressione del ciclo cellulare, la proliferazione e il differenziamento cellulare. Alterazioni dell’espressione delle proteine TRIM sono associate a una varietà di patologie quali disturbi dello sviluppo, malattie infiammatorie e tumori. Tra le circa 80 proteine identificate appartenenti alla famiglia delle TRIM, TRIM8 è una E3 ubiquitina-ligasi coinvolta in vari processi patologici, quali ipertrofia, risposta antivirale, encefalopatia e sviluppo di diverse forme di cancro. Abbiamo recentemente identificato TRIM8 come un gene differenzialmente espresso nei gliomi, la cui espressione è correlata a un esito clinico sfavorevole nei pazienti con glioma. Per ottenere informazioni approfondite sulle funzioni di TRIM8, ne abbiamo studiato il “trascrittoma” e l' “interattoma” in cellule staminali neurali embrionali di topo, usando l’RNA-Sequencing e la spettrometria di massa, e successivamente analizzando i dati ottenuti mediante programmi bioinformatici. Sono state quindi eseguite analisi funzionali, biochimiche e cellulari, per esplorare il ruolo TRIM8 in differenti processi biologici. Il nostro studio ci ha permesso di identificare vie di segnale correlate alla neurotrasmissione e al sistema nervoso centrale (SNC), fornendo ulteriori prove dell'esistenza di una relazione funzionale tra TRIM8 e STAT3, con possibili implicazioni nello sviluppo e nella progressione del glioma. Abbiamo successivamente dimostrato che TRIM8 interagisce con KIFC1 e KIF11/Eg5, due importanti regolatori dell'assemblaggio del fuso mitotico e della riorganizzazione del citoscheletro. Approfondendo lo studio sul ruolo di TRIM8 nel processo mitotico, abbiamo verificato che TRIM8 localizza a livello del fuso mitotico durante la progressione della mitosi e svolge un ruolo chiave nella separazione dei centrosomi all’inizio della divisione mitotica, con un conseguente ritardo nella progressione della mitosi e un impatto sulla stabilità cromosomica. I nostri risultati confermano il ruolo di TRIM8 nelle funzioni cerebrali attraverso la deregolazione di geni appartenenti al pathway JAK-STAT e coinvolti in diverse funzioni del SNC. Inoltre, abbiamo identificato la funzione fisiologica di TRIM8 nello sviluppo del fuso mitotico, evidenziando un ruolo emergente di TRIM8 nella regolazione della mitosi.