THE MESENCHYMAL IDENTITY OF NF-YA LONG ISOFORM: FROM VERTEBRATE EVOLUTION TO CANCER

NF-Y is a pioneer, highly conserved transcription factor (TF) composed of the subunits NF-YB/NF-YC, containing the histone-fold domain (HFD), and the regulatory NF-YA. NF-YA recognizes the CCAAT box on the DNA, a motif widely enriched in the promoter of key genes involved in cell proliferation, metabolism, and apoptosis. Due to the functions it controls, unitedly to its ability to increase local chromatin accessibility, the NF-Y complex is a cornerstone of many cancer types development. NF-YA undergoes alternative splicing (AS), mainly involving exon-3. NF-YAl includes exon-3 and is linked to differentiation, while NF-YAs lacks it and sustains embryonic stemness. In epithelial cancers, imbalances in NF-YA isoforms expression correlate with diverse expression patterns. For instance, breast cancer Claudinlow invasive subtype has an increased NF-YAl expression, which relates to a mesenchymal identity and poorer survival outcomes compared to the epithelial luminal subtypes, where NF-YAs prevails. During my PhD, I initially conducted a comprehensive study of NF-YA isoforms expression in stomach cancer, which unveiled a link between poor prognoses and high NFYAl/ NF-YAs ratio (NF-YARatio) levels and described a 79 samples Claudinlow node. I then proposed a 158-genes signature with prognostic value, gathering genes co-expressed with NF-YAl in breast and gastric cancers. Integrating scRNA-seq deconvolution, I identified specific cell populations with mesenchymal identity associated with both the Claudinlow subtype and high NF-YARatio samples. I performed a phylogenetic analysis that uncovered distinct patterns in NF-YA splicing across vertebrates, with NF-YAl being primarily expressed in differentiated/ mesodermassociated samples. I additionally highlighted a unique isoform in avian species, NF-YAg, and a conserved retrogene, NF-YAr, in selected groups of mammals. Overall, my work significantly contributed to understanding NF-YA isoforms role in cancer, carrying potential diagnostic and therapeutic implications, while shedding light on their evolutionary dynamics and the link between NF-YAl and mesodermal fate determination.

NF-Y è un fattore di trascrizione pioniere altamente conservato, composto dalle subunità NF-YB/NF-YC, contenenti lo “histone fold domain” (HFD), e dal regolatore NF-YA. NF-YA riconosce il CCAAT box sul DNA, un motivo diffuso nei promotori di importanti geni coinvolti nella proliferazione cellulare, nel metabolismo e nell’apoptosi. A causa delle funzioni che controlla, unitamente alla sua capacità di incrementare l’accessibilità della cromatina, NF-Y rappresenta un elemento essenziale nello sviluppo di molti tipi di cancro. NF-YA è soggetto a splicing alternativo, concernente soprattutto l’esone-3. NF-YAl include l’esone-3 ed è legato alla differenziazione, mentre NF-YAs, che ne è privo, sostiene la staminalità nell’embrione. Nei tumori epiteliali, gli squilibri nell’espressione delle isoforme di NF-YA correlano con diversi pattern di espressione. Nel sottotipo invasivo di cancro al seno Claudinlow, ad esempio, NF-YAl è ampiamente espresso, in correlazione con un’identità mesenchimale e una prognosi peggiore rispetto ai sottotipi luminali, in cui prevale NF-YAs. Durante il mio dottorato ho condotto uno studio sulle isoforme di NF-YA nel cancro dello stomaco, rivelando una connessione tra prognosi sfavorevole e valori elevati del rapporto NF-YAl/NF-YAs (NF-YARatio) e descrivendo un cluster Claudinlow di 79 campioni. Ho proposto una signature con valore prognostico, composta da geni coespressi con NFYAl nei tumori al seno e dello stomaco. Integrando la deconvoluzione tramite scRNA-seq, ho identificato specifiche popolazioni cellulari con identit`a mesenchimale associate sia al sottotipo Claudinlow che a campioni con elevato NF-YARatio. Tramite un’analisi filogenetica nei vertebrati ho scoperto pattern distinti nello splicing di NF-YA, con NF-YAl prevalentemente espresso in campioni differenziati/associati al mesoderma. Ho evidenziato un’isoforma esclusiva negli uccelli, NF-YAg, e un retrogene, NF-YAr, conservato in gruppi selezionati di mammiferi. Il mio lavoro ha contribuito ad approfondire il ruolo delle isoforme di NF-YA nel cancro, facendo luce sulle loro dinamiche evolutive e sull’associazione tra NF-YAl e la differenziazione mesodermica.