Investigating paradoxical YAP activation as an emergent limitation to Cu chelation therapy in BRAF V600E-driven melanoma

研究矛盾的 YAP 激活作为 BRAF V600E 驱动的黑色素瘤中铜螯合疗法的紧急限制

基本信息

  • 批准号:
    9982040
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Melanoma is the most lethal subtype of skin cancer with a high frequency of BRAF mutations. Over 90% of BRAF mutations are V600E, which results in hyperactivation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway. Patients with metastatic melanoma have minimal therapeutic options and responses to current strategies targeting BRAF and/or MEK1/2 kinases are only transient due to the emergence of drug resistance. Our lab has identified Cu as a novel vulnerability within the MAPK pathway that can be leveraged to induce antineoplastic activity in BRAFV600E melanomas. Cu binding to MEK1/2 is required for kinase activity, and lowering Cu levels reduced tumorigenesis in a murine model of BRAFV600E metastatic melanoma. While Cu is traditionally thought of as a structural or catalytic cofactor for enzymatic reactions, a newfound role in modulating kinase activity has brought another layer of regulation to signaling pathways that can be further studied and potentially targeted in therapeutic strategies. Interestingly, a Cu chelator, tetrathiomolybdate (TTM), both synergized with inhibitors of BRAF and MEK1/2 and showed effectiveness in inhibitor resistant melanoma cells. However, similar to BRAF and MEK1/2 inhibitors, the response to Cu chelation is cytostatic and short-term and thus, elucidation of additional Cu-dependent kinases may unlock other mechanisms of TTM that can propel this drug to be a more efficacious therapeutic option for late-stage BRAF-driven melanoma. In studying Cu dependent kinases, we identified large tumor suppressor 1/2 (LATS1/2) as targets of Cu chelation. LATS1/2 are integral kinases involved in mediating cell growth within the Hippo pathway. Inhibition of LATS1/2 upregulate oncogenic Yes- associated protein (YAP). Conversely, LATS1/2 are phosphorylated and activated by upstream kinases enabling LATS1/2 to phosphorylate YAP, preventing its nuclear localization. Enhanced YAP nuclear accumulation is observed in cancers including BRAFV600E-mutant melanoma, where it is active to initiate a growth-promoting transcriptional program. Aside from phosphorylation, additional modulators of LATS1/2 kinase activity are unknown. We found that Cu chelation inhibits LATS1/2 kinase activity in vitro and that LATS1/2 bind Cu. However, it is not clear whether Cu is necessary for LATS1/2 kinase activity in vivo. While Cu chelation inhibits oncogenic MAPK signaling, I hypothesize that Cu is needed for LATS1/2 kinase activity and that concomitant inhibition of LATS1/2 will dampen the Hippo pathway, consequently limiting the efficacy of Cu chelation therapy. In Aim 1, I will define the specific Cu binding sites within LATS1/2 to assess the contribution of Cu to LATS1/2 kinase activity in BRAFV600E mutant melanoma cell lines. In Aim 2, I will use genetic and pharmacologic means to co-target YAP and Cu in murine models of melanoma to assess the efficacy of the combination therapy in a BRAFV600E mutant setting and further test this regime in combination with a standard of care BRAF inhibitor vemurafenib. Overall, this study will improve our understanding of Cu regulation of kinases and will provide insight into enhancing Cu chelation as a durable therapeutic option for BRAF-driven melanomas.
项目概要 黑色素瘤是最致命的皮肤癌亚型,BRAF 突变频率很高。 90%以上 BRAF 突变为 V600E,导致丝裂原激活蛋白激酶 (MAPK) 过度激活 途径。转移性黑色素瘤患者的治疗选择和对当前治疗的反应很少 由于耐药性的出现,针对 BRAF 和/或 MEK1/2 激酶的策略只是暂时的。 我们的实验室已将 Cu 确定为 MAPK 途径中的一个新漏洞,可用于诱导 BRAFV600E 黑色素瘤的抗肿瘤活性。 Cu 与 MEK1/2 结合是激酶活性所必需的,并且 降低铜水平可减少 BRAFV600E 转移性黑色素瘤小鼠模型中的肿瘤发生。虽然铜是 传统上被认为是酶促反应的结构或催化辅助因子,是调节中的新发现的作用 激酶活性给信号通路带来了另一层调节,可以进一步研究和 治疗策略的潜在目标。有趣的是,铜螯合剂四硫代钼酸盐 (TTM) 与 BRAF 和 MEK1/2 抑制剂协同作用,并在抑制剂耐药性黑色素瘤细胞中显示出有效性。 然而,与 BRAF 和 MEK1/2 抑制剂类似,对 Cu 螯合的反应是细胞抑制性的、短期且持续的。 因此,阐明其他 Cu 依赖性激酶可能会解开 TTM 的其他机制,从而推动这一过程 该药物成为晚期 BRAF 驱动的黑色素瘤更有效的治疗选择。在研究铜 依赖性激酶,我们确定大肿瘤抑制因子 1/2 (LATS1/2) 作为 Cu 螯合的靶标。 LATS1/2 是 参与 Hippo 途径内介导细胞生长的整合激酶。抑制 LATS1/2 上调 致癌 Yes 相关蛋白 (YAP)。相反,LATS1/2 被上游磷酸化并激活 激酶使 LATS1/2 能够磷酸化 YAP,从而阻止其核定位。增强型YAP核 在包括 BRAFV600E 突变型黑色素瘤在内的癌症中观察到积累,在这些癌症中,它会主动启动 促进生长的转录程序。除了磷酸化之外,LATS1/2 激酶的其他调节剂 活动未知。我们发现 Cu 螯合在体外抑制 LATS1/2 激酶活性,并且 LATS1/2 结合 铜。然而,尚不清楚 Cu 是否是体内 LATS1/2 激酶活性所必需的。当Cu螯合时 抑制致癌 MAPK 信号传导,我假设 LATS1/2 激酶活性需要 Cu,并且 同时抑制 LATS1/2 将抑制 Hippo 通路,从而限制 Cu 的功效 螯合疗法。在目标 1 中,我将定义 LATS1/2 内的特定 Cu 结合位点以评估贡献 BRAFV600E 突变黑色素瘤细胞系中 Cu 对 LATS1/2 激酶活性的影响。在目标 2 中,我将使用遗传和 在黑色素瘤小鼠模型中共同靶向 YAP 和 Cu 的药理学方法,以评估 YAP 和 Cu 的功效 在 BRAFV600E 突变环境中进行联合治疗,并与标准组合进一步测试该方案 护理 BRAF 抑制剂维莫非尼。总的来说,这项研究将提高我们对铜对激酶调节的理解 并将提供有关增强铜螯合作为 BRAF 驱动的黑色素瘤的持久治疗选择的见解。

项目成果

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