Deubiquitination regulation of c-Myc

c-Myc 的去泛素化调控

基本信息

  • 批准号:
    8911127
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-04-01 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): The c-Myc oncoprotein is essential for normal cell growth and proliferation. However, overexpression of c-Myc occurs in most human cancers. Thus, its level and activity must be tightly regulated during normal cell homeostasis. The ubiquitination-proteasome system plays a key role in controlling c-Myc levels and activity. c-Myc normally undergoes rapid ubiquitin-dependent proteolysis, but it is transiently stabilized by key phosphorylation events in response to growth signals. Phosphorylation of Serine 62 (S62) stabilizes c-Myc, whereas phosphorylation of Threonine 58 (T58) promotes c-Myc ubiquitination by the SCFFbw7 ubiquitin ligase and proteasomal degradation, mainly in the nucleolus. Like other post-translational modifications, ubiquitination can be reversed by the action of deubiquitinating enzymes (DUBs). While several ubiquitin ligases have been identified for c-Myc, only one DUB, USP28, has been reported to target c-Myc. We have recently discovered that the nucleolar deubiquitinating enzyme USP36 is a novel c-Myc regulator. USP36 binds to c-Myc and deubiquitinates c-Myc in cells and in vitro. Overexpression of wild-type USP36, but not its catalytic-inactive C131A mutant, stabilizes c-Myc and enhances c-Myc-driven transcription. Knockdown of USP36 reduces c-Myc levels and drastically suppresses cell proliferation. Importantly, USP36 interacts with the nucleolar Fbw7γ and abolishes Fbw7γ-mediated c-Myc degradation. In contrast, USP28 antagonizes Fbw7-mediated c-Myc degradation. Since the bulk of c-Myc is degraded in the nucleolus, our discovery leads to the novel hypothesis that USP36 functions as a crucial regulator of c-Myc by deubiquitinating c-Myc in the nucleolus. Interestingly, we found that USP36 itself is a c-Myc target gene, suggesting that USP36 and c-Myc form a positive feed-forward regulatory loop. To gain further insight into the role of USP36 in the regulation of c-Myc protein stability, activity and oncogenicity, we will investigate the molecular and biochemical mechanisms underlying the regulation of c-Myc by USP36 in Aim 1, including how USP36 interplays with Fbw7γ to regulate c-Myc in the nucleolus, whether it interplays with USP28 in the dynamic control of c-Myc ubiquitination, and the importance of c-Myc-USP36 feed-forward regulation. We will elucidate the functional consequences of USP36 regulation of c-Myc in cells in Aim 2 by analyzing whether USP36 regulates c-Myc binding and turnover at target gene promoters, whether it promotes c-Myc-dependent ribosome biogenesis, and whether it promotes c-Myc's oncogenic potential in cells and in vivo. Finally, we will elucidate whether USP36 is a therapeutic target using cell based and mouse models as proposed in Aim 3, including the investigation of USP36 deregulation in human breast cancers, whether deletion of USP36 inhibits c-Myc-driven mammary tumorigenesis in mice, and high-throughput screening of small molecule inhibitors for USP36. Achieving these goals will provide critical insight into how c-Myc is properly regulated by dynamic ubiquitination and deubiquitination, how deregulation of this dynamic contributes to tumorigenesis, and how USP36 can be targeted in human cancers.
 描述(由申请人提供):c-Myc癌蛋白是正常细胞生长和增殖所必需的。然而,c-Myc的过度表达在大多数人类癌症中都存在。因此,在正常的细胞动态平衡过程中,其水平和活性必须受到严格的调控。泛素化-蛋白酶体系统在控制c-Myc水平和活性方面起着关键作用。C-Myc通常经历快速的泛素依赖的蛋白分解,但它在生长信号的响应下被关键的磷酸化事件瞬时稳定。丝氨酸62(S62)的磷酸化稳定了c-Myc,而苏氨酸58(T58)的磷酸化促进了SCFFbw7泛素连接酶的泛素化和蛋白酶体的降解,主要是在核仁中。像其他翻译后修饰一样,泛素化可以被去泛素化酶(DUBS)的作用逆转。虽然c-Myc有几种泛素连接酶被鉴定,但只有一种DUB,USP28,被报道以c-Myc为靶点。我们最近发现核仁去泛素化酶USP36是一种新的c-Myc调节因子。USP36与c-Myc结合并在细胞内和体外去泛素化c-Myc。野生型USP36的过表达,而不是其催化失活的C131a突变体,稳定了c-Myc并增强了c-Myc驱动的转录。USP36基因的敲除降低了c-Myc水平,并显著抑制了细胞的增殖。重要的是,USP36与核仁Fbw7γ相互作用,并取消Fbw7γ介导的c-Myc降解。相反,USP28拮抗Fbw7介导的c-Myc降解。由于c-Myc的大部分在核仁中被降解,我们的发现导致了一个新的假设,即USP36通过去泛素化核仁中的c-Myc而作为c-Myc的关键调节因子发挥作用。有趣的是,我们发现USP36本身是一个c-Myc靶基因,这表明USP36和c-Myc形成了一个正前馈调控环。为了进一步了解USP36在c-Myc蛋白稳定性、活性和致瘤性调控中的作用,我们将在目标1中研究USP36调控c-Myc的分子和生化机制,包括USP36如何与Fbw7γ相互作用来调节核仁中的c-Myc,它是否与USP28在c-Myc泛素化的动态调控中相互作用,以及c-Myc-USP36前馈调控的重要性。我们将通过分析USP36是否调控c-Myc在靶基因启动子上的结合和周转,是否促进c-Myc依赖的核糖体生物发生,以及是否促进c-Myc在细胞和体内的致癌潜力,来阐明USP36调控c-Myc在AIM 2细胞中的功能后果。最后,我们将像目标3中建议的那样,使用基于细胞的模型和小鼠模型来阐明USP36是否是一个治疗靶点,包括USP36在人类乳腺癌中的去调控研究,USP36的缺失是否抑制c-Myc驱动的小鼠乳腺肿瘤的发生,以及USP36小分子抑制剂的高通量筛选。实现这些目标将为c-Myc如何受到动态泛素化和去泛素化的适当调控,这种动态调控的解除如何促进肿瘤发生,以及USP36如何在人类癌症中被靶向提供关键的见解。

项目成果

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