[ca] Avançament recents en les tècniques de perfilat de ribosomes, peptidòmica i anàlisi bioinformàtic han revelat que moltes regions genòmiques que van ser anotades com no codificants, en realitat codifiquen petites proteïnes conservades evolutivament. Aquestes proteïnes, de menys de 100 aminoàcids de longitud, han sigut anomenades microproteïnes, micropèptids o SEP (de small-ORF encoded polypeptides). Avui en dia, només uns quants s'han caracteritzat funcionalment, però s'han revelat com una nova classe de reguladors moleculars amb funcions crucials en molts processos cel·lulars, com l'empalmament de l'ARN, la reparació de l'ADN i el metabolisme mitocondrial. Aquests sorprenents descobriments han obert un nou camp d'estudi, amb milers de microproteïnes amb potencial clínic en espera de ser caracteritzades. La plasticitat cel·lular és la capacitat de les cèl·lules de canviar la seva identitat i transitar entre diferents estats cel·lulars. Se sap que és una propietat fonamental per al desenvolupament embrionari i la regeneració de teixits, però ja ha quedat clar que la plasticitat cel·lular també és crucial per a les cèl·lules tumorals, que s'aprofiten d'aquest procés per augmentar la capacitat d'adaptació. En aquesta tesi doctoral ens plantegem com a objectiu principal identificar i caracteritzar-ne de noves microproteïnes reguladores de la plasticitat en cèl·lules tumorals. Usant un algorisme bioinformàtic hem identificat MIDORI, una microproteïna conservada al llarg de la evolució codificada per ZEB2-AS1, un gen malament anotat com un ARN llarg no codificant (lncRNA). ZEB2-AS1 es transcriu per la senyalització de TGFβ i és necessari per a la transició epiteli-mesènquima (EMT). De fet, hem observat que l'expressió de MIDORI augmenta amb TGFβ, així com amb estrès genotòxic i ER. Sorprenentment, les nostres dades demostren que MIDORI regula negativament el programa de transcripció mesenquimal en molts tipus cel·lulars i bloqueja la inducció de EMT. Hem analitzat el paper de MIDORI en diversos processos relacionats amb la EMT. En cèl·lules de càncer de mama, MIDORI indueix la formació d'unions adherents, redueix la secreció de citocines pro- inflamatòries, i redueix la migració i la invasió cel·lular in vitro. Més encara, MIDORI és capaç de inhibir la colonització metastàtica in vivo. A nivell de mecanisme, hem observat que MIDORI redueix l'activació dels efectors de la via del TGFβ SMAD2, ERK1/2 i NF-kB, i que interactua amb MYBBP1A, un repressor transcripcional de NF-kB, el que suggereix que MIDORI podria estar bloquejant l'EMT mitjançant la regulació de la transcripció. En línia amb el paper de MIDORI a les cèl·lules canceroses, els nostres estudis també han revelat que MIDORI millora la reprogramació de fibroblasts embrionaris de ratolí (MEFs) a cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSCs), un procés que requereix una transició mesènquima-epitelial (MET). El mitjà condicionat de MEFs que sobreexpressen MIDORI promou també la reprogramació cel·lular, cosa que suggereix que MIDORI millora la reprogramació duna manera extrínseca. A més, hem descobert que MIDORI endogen s'expressa en les primeres etapes de la reprogramació, quan es produeix MET, i la seva deficiència redueix dràsticament l'eficiència de la reprogramació. Més encara, hem observat que els MEFs deficients a MIDORI mostren una dinàmica transcripcional desregulada de gens relacionats amb EMT i un augment en l'expressió dels gens supressors de tumors p16 INK4A i p19 ARF durant la reprogramació. De fet, els MEFs deficients a MIDORI són propensos a entrar en senescència cel·lular, cosa que suggereix que MIDORI regula la reprogramació, al menys en part, en regular l'entrada en senescència cel·lular.En resum, en aquest treball hem identificat MIDORI, una nova microproteïna induïda per estrès que actua com a efector d'un circuit de retroalimentació negativa que reverteix l'EMT. Les nostres dades donen llum sobre la regulació de la plasticitat epiteli-mesènquima i descobreixen una potencial diana per a la terapia contra el cancer.

[en] Recent advances in ribosome profiling, peptidomics and bioinformatics have revealed that many genomic regions previously misannotated as non-protein-coding actually code for evolutionarily conserved small proteins. These proteins, smaller that 100 amino acids in length, have been called microproteins, micropeptides or SEPs (small-ORF encoded polypeptides). To date, only few of them have been functionally characterised but they have been revealed as a new class of molecular regulators with crucial functions in many cellular processes, such as RNA splicing, DNA repair and mitochondrial metabolism. These surprising discoveries have opened a new field of study, with thousands of microproteins with clinical potential waiting to be characterised. Cellular plasticity is the ability of cells to change their original identity and transit between distinct cell states. It is known to be a fundamental property for embryonic development and tissue regeneration, but it has become clear that cellular plasticity is also crucial for cancer cells, which hijack this process to increase their adaptative capacity. In this doctoral thesis, we aimed to identify and characterise novel microproteins as regulators of cancer cell plasticity. Using a bioinformatic pipeline, we have identified MIDORI, a microprotein conserved across evolution encoded by ZEB2-AS1, a gene misannotated as a long non-coding RNA (lncRNA). ZEB2-AS1 is known to be upregulated by TGFβ signalling and it is required for the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). Indeed, we have observed that MIDORI protein expression increases upon TGFβ as well as upon genotoxic and ER stress. Surprisingly, we demonstrate that MIDORI downregulates the mesenchymal transcriptional programme in many cell types and blocks the induction of EMT. Next, we analysed the role of MIDORI in several processes related with EMT. In breast cancer cells, MIDORI promotes the establishment of cell-to-cell junctions, impairs the secretion of proinflammatory cytokines and reduces cell migration and invasion in vitro. Moreover, MIDORI overexpression impairs metastatic colonization in vivo. Mechanistically, we have shown that MIDORI reduces the activation of the TGFβ effectors SMAD2, ERK1/2 and NF-kB. We have identified MYBBP1A, a NF-kB co-repressor, as a MIDORI interactor, suggesting that MIDORI could be blocking EMT by transcriptional regulation. In agreement with the role of MIDORI in cancer cells, our studies have also revealed that MIDORI enhances the reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) to induced pluripotent stem cells (iPSCs), a process known to require a mesenchymal-to-epithelial transition (MET). Of note, the conditioned medium of MIDORI-overexpressing MEFs is enough to promote cellular reprogramming, suggesting the MIDORI enhances reprogramming in a cell extrinsic manner. Importantly, we have found that endogenous MIDORI is transiently expressed at the early stages of reprogramming, when MET takes place, and MIDORI deficiency drastically decreases reprogramming efficiency. Interestingly, we have observed that MIDORI-deficient MEFs display a dysregulated transcriptional dynamics of EMT-related genes and upregulate p16INK4A and p19ARF tumour suppressor genes during the reprogramming process. Indeed, MIDORI-deficient MEFs are prone to enter cellular senescence and MIDORI overexpression decrease the onset of senescence during reprogramming, suggesting that MIDORI regulates in vitro reprogramming -at least in part- by regulating the onset of cellular senescence. Altogether, in this work we have identified MIDORI, a novel microprotein that is expressed upon stress and acts as an effector of a negative feedback loop that shuts down the mesenchymal programme to revert EMT. Consistently, MIDORI reduces metastasis of breast cancer cells and improves cellular reprogramming to iPSCs. Our data shed light in the regulation of the epithelial-mesenchymal plasticity and uncover a potential new target for regenerative medicine and cancer therapy.