The p53 tumor suppressor protein, a key regulator of cellular responses to genotoxic stress, is stabilized and activated after DNA damage. The rapid activation of p53 by ionizing radiation and radiomimetic agents is largely dependent on the ATM kinase. p53 is phosphorylated by ATM shortly after DNA damage, resulting in enhanced stability and activity of p53. The Mdm2 oncoprotein is a pivotal negative regulator of p53. In response to ionizing radiation and radiomimetic drugs, Mdm2 undergoes rapid ATM-dependent phosphorylation prior to p53 accumulation. This results in a decrease in its reactivity with the 2A10 monoclonal antibody. Phage display analysis identified a consensus 2A10 recognition sequence, possessing the core motif DYS. Unexpectedly, this motif appears twice within the human Mdm2 molecule, at positions corresponding to residues 258–260 and 393–395. Both putative 2A10 epitopes are highly conserved and encompass potential phosphorylation sites. Serine 395, residing within the carboxy-terminal 2A10 epitope, is the major target on Mdm2 for phosphorylation by ATM in vitro. Mutational analysis supports the conclusion that Mdm2 undergoes ATM-dependent phosphorylation on serine 395 in vivo in response to DNA damage. The data further suggests that phosphorylated Mdm2 may be less capable of promoting the nucleo-cytoplasmic shuttling of p53 and its subsequent degradation, thereby enabling p53 accumulation. Our findings imply that activation of p53 by DNA damage is achieved, in part, through attenuation of the p53-inhibitory potential of Mdm2.

Activation of the tumor suppressor p53 by stress and damage stimuli often correlates with induction of stress kinases, Jun-NH 2 kinase (JNK). As JNK association with p53 plays an important role in p53 stability, in the present study we have elucidated the relationship between the JNK-signaling pathway and p53 stability and activity. Expression of a constitutively active form of JNKK upstream kinase, mitogen-activated protein kinase kinase kinase (ΔMEKK1), increased the level of the exogenously transfected form of p53 in p53 null (10.1) cells as well as of endogenous p53 in MCF7 breast cancer cells. Increased p53 level by forced expression of ΔMEKK1 coincided with a decrease in p53 ubiquitination in vivo and with prolonged p53 half-life. Computerized modeling of the JNK-binding site (amino acids 97–116; p7 region) enabled us to design mutations of exposed residues within this region. Respective mutations (p53 101-5-8 ) and deletion (p53 Δp7 ) forms of p53 did not exhibit the same increase in p53 levels upon ΔMEKK1 expression. In vitro phosphorylation of p53 by JNK abolished Mdm2 binding and targeting of p53 ubiquitination. Similarly, ΔMEKK1 expression increased p53 phosphorylation by immunopurified JNK and dissociated p53–Mdm2 complexes. Transcriptional activity of p53, as measured via mdm 2 promoter-driven luciferase, exhibited a substantial increase in ΔMEKK1-expressing cells. Cotransfection of p53 and ΔMEKK1 into p53 null cells potentiated p53-dependent apoptosis, suggesting that MEKK1 effectors contribute to the ability of p53 to mediate programmed cell death. Our results point to the role of MEKK1-JNK signaling in p53 stability, transcriptional activities, and apoptotic capacity as part of the cellular response to stress.

Hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF1alpha) is a central regulator of the cellular response to hypoxia. Prolyl-hydroxylation of HIF1alpha by PHD enzymes is prerequisite for HIF1alpha degradation. Here, we demonstrate that the abundance of PHD1 and PHD3 are regulated via their targeting for proteasome-dependent degradation by the E3 ubiquitin ligases Siah1a/2, under hypoxia conditions. Siah2 null fibroblasts exhibit prolonged PHD3 half-life, resulting in lower levels of HIF1alpha expression during hypoxia. Significantly, hypoxia-induced HIF1alpha expression was completely inhibited in Siah1a/2 null cells, yet could be rescued upon inhibition of PHD3 by RNAi. Siah2 targeting of PHD3 for degradation increases upon exposure to even mild hypoxic conditions, which coincides with increased Siah2 transcription. Siah2 null mice subjected to hypoxia displayed an impaired hyperpneic respiratory response and reduced levels of hemoglobin. Thus, the control of PHD1/3 by Siah1a/2 constitutes another level of complexity in the regulation of HIF1alpha during hypoxia.

Mutations in PARKIN, pten-induced putative kinase 1 (PINK1), and DJ-1 are individually linked to autosomal recessive early-onset familial forms of Parkinson disease (PD). Although mutations in these genes lead to the same disease state, the functional relationships between them and how their respective disease-associated mutations cause PD are largely unknown. Here, we show that Parkin, PINK1, and DJ-1 formed a complex (termed PPD complex) to promote ubiquitination and degradation of Parkin substrates, including Parkin itself and Synphilin-1 in neuroblastoma cells and human brain lysates. Genetic ablation of either Pink1 or Dj-1 resulted in reduced ubiquitination of endogenous Parkin as well as decreased degradation and increased accumulation of aberrantly expressed Parkin substrates. Expression of PINK1 enhanced Parkin-mediated degradation of heat shock–induced misfolded protein. In contrast, PD-pathogenic Parkin and PINK1 mutations showed reduced ability to promote degradation of Parkin substrates. This study identified a functional ubiquitin E3 ligase complex consisting of PD-associated Parkin, PINK1, and DJ-1 to promote degradation of un-/misfolded proteins and suggests that their PD-pathogenic mutations impair E3 ligase activity of the complex, which may constitute a mechanism underlying PD pathogenesis.

Abstract Disrupted antiviral immune responses are associated with severe COVID-19, the disease caused by SAR-CoV-2. Here, we show that the 73-amino-acid protein encoded by ORF9c of the viral genome contains a putative transmembrane domain, interacts with membrane proteins in multiple cellular compartments, and impairs antiviral processes in a lung epithelial cell line. Proteomic, interactome, and transcriptomic analyses, combined with bioinformatic analysis, revealed that expression of only this highly unstable small viral protein impaired interferon signaling, antigen presentation, and complement signaling, while inducing IL-6 signaling. Furthermore, we showed that interfering with ORF9c degradation by either proteasome inhibition or inhibition of the ATPase VCP blunted the effects of ORF9c. Our study indicated that ORF9c enables immune evasion and coordinates cellular changes essential for the SARS-CoV-2 life cycle. One-sentence summary SARS-CoV-2 ORF9c is the first human coronavirus protein localized to membrane, suppressing antiviral response, resembling full viral infection.

Abstract Background Precision oncology is gradually advancing into mainstream clinical practice, demonstrating significant survival benefits. However, eligibility and response rates remain limited in many cases, calling for better predictive biomarkers. Methods We present ENLIGHT, a transcriptomics-based computational approach that identifies clinically relevant genetic interactions and uses them to predict a patient’s response to a variety of therapies in multiple cancer types, without training on previous treatment response data. We study ENLIGHT in two translationally oriented scenarios: Personalized Oncology (PO) , aimed at prioritizing treatments for a single patient, and Clinical Trial Design (CTD ), selecting the most likely responders in a patient cohort. Findings Evaluating ENLIGHT’s performance on 21 blinded clinical trial datasets in the PO setting, we show that it can effectively predict a patient’s treatment response across multiple therapies and cancer types. Its prediction accuracy is better than previously published transcriptomics-based signatures and is comparable to that of supervised predictors developed for specific indications and drugs. In combination with the IFN-γsignature, ENLIGHT achieves an odds ratio larger than 4 in predicting response to immune checkpoint therapy. In the CTD scenario, ENLIGHT can potentially enhance clinical trial success for immunotherapies and other monoclonal antibodies by excluding non-responders, while overall achieving more than 90% of the response rate attainable under an optimal exclusion strategy. Conclusion ENLIGHT demonstrably enhances the ability to predict therapeutic response across multiple cancer types from the bulk tumor transcriptome. Funding This research was supported in part by the Intramural Research Program, NIH and by the Israeli Innovation Authority.

RNF185 is a RING finger domain-containing ubiquitin ligase implicated in ER-associated degradation. Prostate tumor patient data analysis revealed a negative correlation between RNF185 expression and prostate cancer progression and metastasis. Likewise, several prostate cancer cell lines exhibited greater migration and invasion capabilities in culture upon RNF185 depletion. Subcutaneous inoculation of mouse prostate cancer MPC3 cells stably expressing shRNA against RNF185 into mice resulted in larger tumors and more frequent lung metastases. RNA-sequencing and Ingenuity Pathway Analysis identified wound healing and cellular movement among the most significant pathways upregulated in RNF185-depleted, compared to control prostate cancer cells. Gene Set Enrichment Analyses performed in samples from patients harboring low RNF185 expression and in RNF185-depleted lines confirmed the deregulation of genes implicated in EMT. Among those, COL3A1 was identified as the primary mediator of RNF185's ability to impact migration phenotypes. Correspondingly, enhanced migration and metastasis of RNF185 KD prostate cancer cells were attenuated upon co-inhibition of COL3A1. Our results identify RNF185 as a gatekeeper of prostate cancer metastasis, partly via its control of COL3A1 availability.

ABSTRACT Leukemias bearing fusions of the AF10/MLLT10 gene are associated with poor prognosis, and therapies targeting these fusion proteins are lacking. To understand mechanisms underlying AF10 fusion-mediated leukemogenesis, we generated inducible mouse models of AML driven by the most common AF10 fusion proteins, PICALM/CALM-AF10 and KMT2A/MLL-AF10, and performed comprehensive characterization of the disease using transcriptomic, epigenomic, proteomic, and functional genomic approaches. Our studies provide a comprehensive map of gene networks and protein interactors associated with key AF10 fusions involved in leukemia. Specifically, we report that AF10 fusions activate a cascade of JAK/STAT-mediated inflammatory signaling through direct recruitment of JAK1 kinase. Inhibition of the JAK/STAT signaling by genetic Jak1 deletion or through pharmacological JAK/STAT inhibition elicited potent anti-oncogenic effects in mouse and human models of AF10 fusion AML. Collectively, our study identifies JAK1 as a tractable therapeutic target in AF10-rearranged leukemias. STATEMENT OF SIGNIFICANCE Gene fusions of AF10/MLLT10 are recurrent in acute myeloid and lymphoid leukemia and are associated with extremely poor survival outcomes. We show that the JAK1 kinase is required for activation of the AF10 fusion oncotranscriptome and for leukemogenesis. Since a number of JAK/STAT pathways inhibitors are in clinical development or approved for use, our studies may help develop a therapeutic strategy for AF10-rearranged leukemias.

ABSTRACT Acute myeloid leukemia (AML) remains incurable, largely due to its resistance to conventional treatments. Here, we found that increased expression and abundance of the ubiquitin ligase RNF5 contributes to AML development and survival. High RNF5 expression in AML patients correlated with poor prognosis. RNF5 inhibition decreased AML cell growth in culture and in vivo , and blocked development of MLL-AF9–driven leukemogenesis in mice, prolonging their survival. RNF5 inhibition led to transcriptional changes that overlapped with those seen upon HDAC1 inhibition. RNF5 induced the formation of K29 ubiquitin chains on the histone-binding protein RBBP4, promoting its recruitment and subsequent epigenetic regulation of genes involved in AML development and maintenance. Correspondingly, RNF5 or RBBP4 knockdown enhanced the sensitivity of AML cells to histone deacetylase (HDAC) inhibitors. Notably, low expression of RNF5 and HDAC coincided with a favorable prognosis. Our studies identified ERAD-independent role for RNF5, demonstrating that its control of RBBP4 constitutes an epigenetic pathway that drives AML while highlighting RNF5/RBBP4 as markers to stratify patients for treatment with HDAC inhibitors.