Mapping druggable co-dependency pathways in NRF2-driven lung cancers

绘制 NRF2 驱动的肺癌的药物共依赖性途径

• 批准号: 9294607
• 负责人: Liron Bar-Peled
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: SCRIPPS RESEARCH INSTITUTE, THE
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9294607
• 关键词: Address; Advanced Malignant Neoplasm; Anchorage-Independent Growth; Antioxidants; Applications Grants; Binding; Biochemical; Biochemical Pathway; Biological; Biology; Cancer Cell Growth; Cancer Model; Cancer Patient; Cancer cell line; Cell Proliferation; Cells; Chemicals; Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats; Complex; Cysteine; Dependency; Disease; Doxycycline; Drug Metabolic Detoxication; Drug Targeting; Environment; Equilibrium; Family; Foundations; Gene Expression; Genes; Genetic; Genetic Transcription; Goals; Growth; Lead; Left; Libraries; Lung Neoplasms; Malignant Neoplasms; Malignant neoplasm of lung; Maps; Mediating; Metabolic; Metabolic Pathway; Methods; Mus; Mutation; NR0B1 gene; Non-Small-Cell Lung Carcinoma; Nuclear Orphan Receptor; Oncogenic; Orphan; Output; Oxidation-Reduction; Pathway interactions; Patients; Pharmacology; Proliferating; Protein Binding Domain; Proteins; Proteomics; Reactive Oxygen Species; Research; Role; Signal Transduction; Stress; Technology; Therapeutic; Transcriptional Activation; Up-Regulation; Xenograft Model; Zinc Fingers; anti-cancer therapeutic; beta catenin; bropirimine; cancer cell; cell growth; chemoproteomics; in vivo; inhibitor/antagonist; knock-down; lung xenograft; next generation; programs; protein protein interaction; receptor; response; small molecule; small molecule inhibitor; targeted agent; tool; transcription factor; tumor; tumor xenograft; tumorigenesis

Project Summary     Rapidly proliferating cancer cells generate reactive oxygen species (ROS) that if left unchecked inhibit cell  growth. To counter this stress, cancer cells and in particular non small cell lung cancers (NSCLC) rely on the  activation of the NRF2 transcription factor, leading to the massive upregulation of key metabolic and  detoxification proteins needed to restore redox balance. While directly targeting NRF2 with chemical inhibitors  is challenging, we hypothesized that hyperactivation of this pathway would lead to an alteration of specific  signaling and metabolic pathways required for the proliferation of these cells (co-­dependencies), which  themselves could be inhibited with small molecules. To identify these co-­dependencies in NSCLC, we enriched  for proteins containing reactive cysteines, which can be used as a chemical handle to develop inhibitors. This  chemical proteomics screen identified hundreds of reactive cysteines regulated by NRF2, including a cryptic  cysteine (C274) in the orphan receptor NR0B1. NR0B1 expression is severely restricted to those NCSLC cells  and patient tumors with deregulated NRF2 signaling, where it functions as part of multimeric transcriptional  complex to support the NRF2 gene expression program. As C274 in NR0B1 is necessary for NR0B1-­complex  formation, we exploited this residue to develop a small molecule inhibitor that covalently binds to it,  subsequently disrupting the protein-­protein interactions of NR0B1 and blocking the growth of NRF2-­dependent  cells, but not NRF2-­independent cells. Thus, we have revealed NR0B1 as a druggable co-­dependency of the  NRF2 pathway. In this grant application, we build on our research on NR0B1 and further identify co-­dependent  pathways with NRF2 that can be pharmacologically interrogated. Using a powerful chemoproteomic  framework, we will comprehensively define NRF2 co-­dependencies by: 1) mapping the landscape of cysteine  reactivity regulated by NRF2 in lung xenograft models, allowing us to identify cysteines on key proteins in the  NRF2 pathway, which may become targetable opportunities in vivo 2) undertaking a small molecule screen to  identify compounds that selectively inhibit the proliferation of NRF2-­dependent NSCLC cell lines. Importantly,  integrating a chemoproteomic platform into this screen, will allow for the rapid identification of co-­dependent  proteins, offering an unparalleled map of druggable NRF2 co-­dependencies. The research proposed herein,  takes full advantage of advanced cancer models and chemoproteomic technologies to reveal  pharmacologically tractable proteins which are needed for the proliferation of NRF2-­addicted cells and may  provide a generalizable platform for inhibiting genetically defined cancers. These studies will not only provide a  comprehensive understanding of NRF2 biology but might also lay the foundation for translational therapeutics  benefiting lung cancer patients with deregulated NRF2 signaling.

项目总结： -- 快速增殖的肿瘤细胞会产生活性氧自由基(ROS)，如果任其发展，就会抑制细胞生长。 生长。为了对抗这种压力，癌症和细胞癌，特别是非小细胞肺癌(NSCLC)依赖于癌症。 NRF2转录调节因子的激活，导致了这一关键代谢因子和蛋白质的大规模上调。 蛋白质的解毒需要更多的药物来恢复氧化还原平衡。同时，它直接针对NRF2基因和其他化学药物的抑制剂。 这是非常具有挑战性的，因为我们假设，这一信号通路的过度激活可能会导致特定基因的一种新的改变。 信号转导和新陈代谢途径需要控制这些细胞的正常增殖能力(共同依赖)，这就需要。 他们自己也不能用这些小分子来抑制。为了更好地识别NSCLC中的这些相互依赖关系，我们得到了丰富。 对于含有活性半胱氨酸的蛋白质，可以将其用作处理蛋白质的主要化学物质，以开发新的半胱氨酸抑制剂。 化学和蛋白质组学筛查发现了数百种受NRF2调控的活性半胱氨酸，其中包括一种神秘的半胱氨酸。 半胱氨酸酶(C274)参与孤儿肺癌受体NR0B1的表达。NR0B1的表达受到严格限制，不能感染NCSLC的孤儿细胞。 而肿瘤患者则面临着NRF2信号转导的失控，它的功能是作为多聚体转录的一部分。 Complex需要支持NRF2基因表达控制计划，如NR0B1中的C274对NR0B1-Complex来说是必要的。 形成，我们已经利用这种残基来开发一种新的小分子生物抑制剂，它可以共价结合蛋白质来抑制它。 随后，他们扰乱了NR0B1基因的蛋白质-蛋白质相互作用机制，并阻止了依赖于NRF2的基因的正常生长。 细胞，但不是NRF2独立的细胞。因此，我们已经揭示了NR0B1是一种完全可药物的、相互依赖的细胞。 Nrf2是一条途径。在这次的拨款申请中，我们可以在我们对NR0B1的研究成果的基础上再接再厉，进一步确定它们的相互依存关系。 使用NRF2的途径表明，它不能被药理学和审问。我们使用一种强大的化学蛋白质组学方法。 在这个框架下，我们将通过以下方式全面定义NRF2和相互依存关系：1)绘制半胱氨酸的未来景观图。 在肺和异种移植模型中，反应性受到NRF2基因的调控，这使得我们能够在研究中发现关键蛋白质上的半胱氨酸。 Nrf2途径，在体内可能成为有靶向性的机会；2)通过进行一种新的小分子筛查来实现。 找出能够选择性地抑制依赖NRF2的非小细胞肺癌细胞系的增殖能力的化合物。最重要的是， 将一个重要的化学蛋白质组学平台整合到这个新的屏幕上，这将使我们能够实现对相互依赖的生物的快速识别。 蛋白质，提供了一个无与伦比的可药物NRF2相互依赖的图谱。在这里提出的第一项研究，。 充分利用先进的癌症研究模型和即将揭示的化学蛋白质组学技术。 从药理上讲，容易处理的蛋白质是抑制成瘾的NRF2细胞的快速增殖所必需的蛋白质。 为进一步抑制从基因上定义的癌症提供了一个非常通用的研究平台。这些研究不仅将提供一个新的研究平台，而且还将提供一个新的研究平台。 对NRF2和生物学有全面的了解，但也可能为新的翻译医学疗法奠定基础。 肺癌患者因NRF2信号失控而受益。