p62 in Cancer: Mechanism and Regulation

项目概要/摘要 自噬的背景依赖性作用与癌症有关，并且自噬的调节已经被证实。 成为癌症治疗的新实验策略。 Sequestosome 1（SQSTM 1/p62）是一种已知的 自噬适配器并通过多种信号通路介导细胞增殖、存活和死亡， 包括mTORC 1激活和自噬。p62的积累和失调与肿瘤有关 因此，p62正在成为癌症治疗的新靶点 治疗 我们实验室和其他实验室最近的研究揭示了p62在自噬级联反应中的关键作用。 负责在内质网（ER）应激期间产生的错误折叠蛋白的螯合，和 重要的是，靶向p62的ZZ结构域（p62 ZZ）的小分子已经显示出抑制多发性骨髓瘤 (MM)细胞生长然而，p62 ZZ配体如何抑制MM细胞生长，更广泛地说，p62如何感知压力， 调节细胞通路的机制仍然没有完全了解。我们还发现p62 ZZ结合组蛋白H3尾，连接 最近发现p62在DNA损伤反应中的作用， 用于癌症治疗。MM今天仍然是一种不可治愈的血癌，其特征在于组成性 高ER-β应力。 我们推测，p62的构象状态和细胞内水平，由其自身的结构控制， 与细胞信号的相互作用，是激活特定途径如mTORC 1激活的决定因素， 自噬和DNA修复。用p62配体处理细胞会劫持p62并抑制其正常功能， 压力的积累和细胞生长的抑制。 本申请旨在确定 直接靶向p62 ZZ抑制MM细胞生长的作用（Aim 1）;阐明了分子机制 mTORC 1或自噬通路（Aim 2）的潜在p62-β 2依赖性选择性激活;阐明并定义作用 p62染色质靶向DNA损伤反应（Aim 3）。 建议研究的K99阶段将 在Tatiana Kutateladze博士的指导下进行，Tatiana Kutateladze博士是一位备受尊敬的结构生物学家， 他在表观遗传学领域拥有丰富的经验，并在指导年轻科学家方面有着良好的记录。对于细胞实验有关， 自噬和DNA损伤反应，我将学习并与安德鲁·索伯恩博士合作，一个领先的 自噬领域的专家，以及染色质生物学专家约书亚布莱克博士。 我的进展 研究和职业发展将由专责和支持的咨询委员会密切监测。 K99阶段的目标是完成目标1，启动提案的其余目标，并建立一个强大的 为我成为一名独立调查员奠定了基础。 我的长期目标是阐明 p62依赖性信号传导和调节途径的机制，使用多学科方法， 特别是那些与人类疾病有关的。K99赠款将大大帮助我提供关键的 培训，帮助我获得教职，并允许我开始我的职业生涯作为一个独立的研究员。

Project Summary/Abstract  A  context  dependent  role  of  autophagy  has  been  implicated  in  cancer,  and  modulation  of  autophagy  has  becoming  a  new  experimental  strategy  in  cancer  treatment.  Sequestosome1  (SQSTM1/p62)  is  a  known  autophagy  adaptor  and  mediates  cell  proliferation,  survival  and  death  through  multiple  signaling  pathways,  including mTORC1 activation and autophagy. Accumulation and misregulation of p62 has been linked to tumor  formation, progression  and  resistance  to  therapy,  thus  p62  is emerging as  a new therapeutic  target  in  cancer  treatment.  Recent  studies  from  our  lab  and  others  revealed  a  critical  role  of  p62  in  the  autophagic  cascade  responsible  for  sequestration  of  misfolded  proteins  generated  during  endoplasmic  reticulum  (ER)  stress,  and  importantly, small molecules targeting the ZZ domain of p62 (p62ZZ) have been shown to inhibit multiple myeloma  (MM) cell growth. Yet how p62ZZ ligands inhibits MM cell growth and more broadly, how p62 senses stress and  regulates cellular pathways are still not fully understood. We also found that p62ZZ binds histone H3 tail, linking  the chromatin targeting of p62 to a recently discovered role of p62 in DNA damage response, which is frequently  targeted in cancer therapeutics. MM is still an uncurbable blood cancer today and is characterized by constitutive  high  ER-­stress.  We  hypothesize  that  the  conformational  state  and  intracellular  level  of  p62,  controlled  by  its  interaction with cellular signals, is the determinant to activate a specific pathway such as mTORC1 activation,  autophagy and DNA repair. Treating cells with p62 ligands hijacks p62 and inhibits its normal function, leading  to  accumulation  of  stress  and  cell  growth  suppression.  This  application  aims  to  determine  the  mechanism  of  action  that  directly  targeting  p62ZZ  inhibits  MM  cell  growth  (Aim1);;  elucidate  the  molecular  mechanisms  underlying p62-­dependent selective activation of mTORC1 or autophagy pathways (Aim2);; and define the role  of  p62  chromatin  targeting  in  DNA  damage  response  (Aim3).  The  K99  phase  of  the  proposed  studies  will  be  conducted  under  the  mentorship  of  Dr.  Tatiana  Kutateladze,  who  is  a  well-­regarded  structural  biologist  in  the  epigenetics field and has a strong record in mentoring young scientists. For the cellular experiments related to  autophagy and  DNA  damage  response,  I  will  learn  from  and  collaborate  with  Dr.  Andrew  Thorburn,  a  leading  expert  in  the  field  of  autophagy,  and  Dr.  Joshua  Black  who  is  an  expert  in  chromatin  biology.  My  progress  in  research and career development will be closely monitored by the dedicative and supportive advisory committee.  The  goal  for  the  K99  phase  is  to  complete  Aim1  and  initiate  the  rest  aims  of  the  proposal  and  build  a  strong  foundation  for  my  transition  to  becoming  an  independent  investigator.  My  long-­term  goal  is  to  elucidate  the  mechanisms  of  p62-­dependent  signaling  and  regulatory  pathways,  using  multidisciplinary  approaches,  particularly those have been implicated in human diseases. A K99 grant would greatly aid me by providing critical  training, helping me secure a faculty position and allowing me to start my career as an independent researcher.