p62 in Cancer: Mechanism and Regulation

项目摘要/摘要  自噬的作用与癌症有关，并且自噬的调节具有上下文相关性  成为癌症治疗中新的实验策略。  Sequestosome1 (SQSTM1/p62) 是一种已知的  自噬接头并通过多种信号传导途径介导细胞增殖、存活和死亡，  包括 mTORC1 激活和自噬。 p62 的积累和失调与肿瘤有关  形成、进展和对治疗的抵抗，因此 p62 正在成为癌症的新治疗靶点  治疗。  我们实验室和其他实验室的最新研究揭示了 p62 在自噬级联中的关键作用  负责隔离内质网 (ER) 应激期间产生的错误折叠蛋白质，以及  重要的是，针对 p62 (p62ZZ) ZZ 结构域的小分子已被证明可以抑制多发性骨髓瘤  (MM) 细胞生长。 然而，p62ZZ 配体如何抑制 MM 细胞生长，更广泛地说，p62 如何感知压力和  调节细胞途径仍不完全清楚。 我们还发现 p62ZZ 结合组蛋白 H3 尾部，连接  p62 的染色质靶向最近发现的 p62 在 DNA 损伤反应中的作用，这种作用经常被认为是  针对癌症治疗。 MM 至今仍是一种无法遏制的血癌，其特点是本质性的  高 ER 压力。  我们假设 p62 的构象状态和细胞内水平受其控制  与细胞信号的相互作用，是激活特定途径（例如 mTORC1 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，导致  压力的积累和细胞生长的抑制。  该应用程序旨在确定  直接靶向 p62ZZ 抑制 MM 细胞生长的作用（目标 1）；；阐明分子机制  mTORC1 或自噬途径的潜在 p62 依赖性选择性激活（目标 2）；；并定义作用  p62 染色质靶向 DNA 损伤反应（目标 3）。  拟议研究的 K99 阶段将是  在 Tatiana Kutateladze 博士的指导下进行，Tatiana Kutateladze 博士是一位备受推崇的结构生物学家  表观遗传学领域，并在指导年轻科学家方面拥有良好的记录。 对于与以下相关的细胞实验  自噬和 DNA 损伤反应，我将向 Andrew Thorburn 博士学习并与之合作，他是一位领先的  自噬领域的专家，以及染色质生物学专家 Joshua Black 博士。  我的进展  研究和职业发展将受到奉献和支持咨询委员会的密切监督。  K99 阶段的目标是完成目标 1 并启动提案的其余目标，并建立一个强大的  为我过渡成为一名独立调查员奠定了基础。  我的长期目标是阐明  使用多学科方法研究 p62 依赖性信号传导和调节途径的机制，  特别是那些与人类疾病有关的物质。 K99 补助金将极大地帮助我，因为它提供了关键的  培训，帮助我获得教职职位，并让我开始作为一名独立研究员的职业生涯。

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.