The role of lysosomal deregulation in cancer progression

溶酶体失调在癌症进展中的作用

• 批准号: 10224957
• 负责人: Arash Latifkar
• 金额: $ 9.63万
• 依托单位: WHITEHEAD INSTITUTE FOR BIOMEDICAL RES
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2020-08-18 至 2024-07-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10224957
• 关键词: Aggressive behavior; Animal Model; Behavior; Binding Proteins; Breast Cancer Cell; Cancer Model; Cathepsins; Cell Survival; Cells; Cessation of life; Chemoresistance; Clinical; DNA; Deacetylase; Disease; Disseminated Malignant Neoplasm; Down-Regulation; Environment; Excision; Fellowship; Foundations; Future; Generations; Goals; Grant; Half-Life; Health; Hydrolase; Impairment; Lysine; Lysosomes; Malignant - descriptor; Malignant Neoplasms; Mediating; Mediator of activation protein; Messenger RNA; Metastatic breast cancer; Metastatic to; MicroRNAs; Modeling; Mus; Neoplasm Metastasis; Oncologist; Outcome; Pathway interactions; Phase; Phenotype; Positioning Attribute; Post-Translational Protein Processing; Postdoctoral Fellow; Process; Property; Proteins; Proton Pump; Pump; RNA; RNA Stability; RNA-Binding Proteins; Regulation; Research; Research Personnel; Research Project Grants; Research Proposals; Research Training; Role; SIRT1 gene; Therapeutic; Therapeutic Agents; Therapeutic Intervention; Transcript; Up-Regulation; aggressive breast cancer; cancer cell; cancer therapy; cancer type; exosome; extracellular vesicles; in vivo; intercellular communication; metastatic process; novel; novel therapeutic intervention; tumor; tumor microenvironment; tumor progression; vacuolar H+-ATPase

Project Summary  Aggressive metastatic breast cancer is responsible for the deaths of more than 40,000 people per year in the  U.S., despite the best efforts of researchers and clinical oncologists. I have recently discovered a potentially  important mechanism regarding the generation of a unique secretome by breast cancer cells, which makes  an  essential  contribution  to  their  invasiveness  and  metastatic  capability.  Specifically,  I  have  delineated  an  intriguing  connection  between  the  down-­regulation  of  Sirtuin  1  (Sirt1),  a  NAD-­dependent  deacetylase,  in  aggressive  breast  cancer  cells and the corresponding  reduction  in  the  expression  of a  major  subunit  of the  vacuolar ATPase (V-­ATPase), which results in the impairment of their lysosomes and consequently, dramatic  changes  in  their  secretome.  These  changes  include  a  significant  increase  in  the  number  of  exosomes  generated by breast cancer cells, and an enrichment in their ubiquitylated protein cargo.  Exosomes are small  (extracellular)  vesicles,  ~30-­150  nm  in  size,  that  contain  a  wide  range  of  cargo  including  proteins,  RNA  transcripts, microRNA, and even DNA. They function as mediators of intercellular communication and have  been implicated in a number of aspects of cancer progression, including the promotion of chemo-­resistance  and the formation of a pre-­metastatic niche. Because exosomes are also attractive vehicles for the delivery  of  therapeutic  agents,  studies  aimed  at  determining  how  exosomes  are  formed  and  released,  as  well  as  characterizing their functional properties, are being extensively pursued.  Thus, these findings now highlight  how  aggressive  breast  cancer  cells  generate  exosomes  containing  unique  cargo,  which  contribute  to  the  metastatic  capability  of  breast  cancer  cells.    I  further  discovered  that  the  down-­regulation  of  Sirt1  in  breast  cancer cells results in a significant increase in the secretion of soluble hydrolases, in particular, cathepsins.   Collectively,  these  components  making  up  the  secretome  of  aggressive  breast  cancer  cells  give  rise  to  a  marked enhancement in migratory and invasive activity. In the F99 phase of this application, these discoveries  will  be  extended  by  determining  the  underlying  mechanisms  by  which  the  down-­regulation  of  Sirt1  in  aggressive cancer cells leads to a reduced expression of the V-­ATPase (Aim 1).  A particular emphasis will  be  to  identify  the  Sirt1  substrate  that  is  directly  responsible  for  regulating  the  stability  of  the  RNA  transcript  encoding  one  of  the  major  subunits  of  the  V-­ATPase.    In  the  K00  phase  of  the  proposal  (Aim  2),  a  research/training environment will be sought to develop animal models that will further establish the functional  connection between Sirt1, the v-­ATPase and lysosomal function, and demonstrate how this contributes to the  metastatic state.  The ultimate goal of my studies will be to highlight strategies that alter these connections in  a manner that leads to new anti-­cancer therapies.

项目摘要 侵袭性转移性乳腺癌每年造成40，000多人死亡， 美国， 尽管研究人员和临床肿瘤学家尽了最大的努力。我最近发现了一个潜在的 关于乳腺癌细胞产生独特分泌组的重要机制， 一个重要的贡献，他们的侵袭性和转移能力。具体来说，我已经描绘了一个 Sirtuin 1（Sirt 1），一种NAD依赖性脱乙酰酶， 侵袭性乳腺癌细胞和相应的减少表达的主要亚基的 空泡ATP酶（V-ATP酶），这导致其溶酶体受损， 这些变化包括外泌体数量的显著增加， 外泌体是由乳腺癌细胞产生的，并且富含其泛素化蛋白质货物。 （细胞外）囊泡，大小约为30- 150 nm，含有广泛的货物，包括蛋白质，RNA 转录物、微小RNA甚至DNA。它们作为细胞间通讯的介质发挥作用， 与癌症进展的许多方面有关，包括促进化疗耐药性 以及癌前转移小生境的形成。因为外泌体也是有吸引力的递送载体， 治疗剂，旨在确定外泌体如何形成和释放的研究，以及 表征其功能特性，正在被广泛追求。因此，这些发现现在强调， 侵袭性乳腺癌细胞如何产生含有独特货物的外泌体， 乳腺癌细胞的转移能力。 我进一步发现，乳腺癌中Sirt 1的下调 癌细胞导致可溶性水解酶，特别是组织蛋白酶的分泌显著增加。 总的来说，这些组成侵袭性乳腺癌细胞分泌组的成分引起了乳腺癌细胞的凋亡。 迁移和入侵活动的显著增强。在本申请的F99阶段，这些发现 将通过确定Sirt 1下调的潜在机制来扩展， 侵袭性癌细胞导致V-ATP酶表达减少（Aim 1）。 鉴定直接负责调节RNA转录物稳定性的Sirt 1底物 编码V-ATP酶的主要亚基之一。 在提案的K 00阶段（目标2）， 将寻求研究/培训环境来开发动物模型，以进一步建立功能性 Sirt 1，v-腺苷三磷酸酶和溶酶体功能之间的联系，并证明这如何有助于 转移状态。我研究的最终目标将是强调改变这些连接的策略， 这一方式将带来新的抗癌疗法。