Mutations in the p53 tumor suppressor are the most frequently observed genetic alterations in human cancer. The majority of the mutations occur in the core domain which contains the sequence-specific DNA binding activity of the p53 protein (residues 102-292), and they result in loss of DNA binding. The crystal structure of a complex containing the core domain of human p53 and a DNA binding site has been determined at 2.2 angstroms resolution and refined to a crystallographic R factor of 20.5 percent. The core domain structure consists of a beta sandwich that serves as a scaffold for two large loops and a loop-sheet-helix motif. The two loops, which are held together in part by a tetrahedrally coordinated zinc atom, and the loop-sheet-helix motif form the DNA binding surface of p53. Residues from the loop-sheet-helix motif interact in the major groove of the DNA, while an arginine from one of the two large loops interacts in the minor groove. The loops and the loop-sheet-helix motif consist of the conserved regions of the core domain and contain the majority of the p53 mutations identified in tumors. The structure supports the hypothesis that DNA binding is critical for the biological activity of p53, and provides a framework for understanding how mutations inactivate it.

Recurrent chromosomal translocations involving the mixed lineage leukaemia (MLL) gene initiate aggressive forms of leukaemia, which are often refractory to conventional therapies. Many MLL-fusion partners are members of the super elongation complex (SEC), a critical regulator of transcriptional elongation, suggesting that aberrant control of this process has an important role in leukaemia induction. Here we use a global proteomic strategy to demonstrate that MLL fusions, as part of SEC and the polymerase-associated factor complex (PAFc), are associated with the BET family of acetyl-lysine recognizing, chromatin 'adaptor' proteins. These data provided the basis for therapeutic intervention in MLL-fusion leukaemia, via the displacement of the BET family of proteins from chromatin. We show that a novel small molecule inhibitor of the BET family, GSK1210151A (I-BET151), has profound efficacy against human and murine MLL-fusion leukaemic cell lines, through the induction of early cell cycle arrest and apoptosis. I-BET151 treatment in two human leukaemia cell lines with different MLL fusions alters the expression of a common set of genes whose function may account for these phenotypic changes. The mode of action of I-BET151 is, at least in part, due to the inhibition of transcription at key genes (BCL2, C-MYC and CDK6) through the displacement of BRD3/4, PAFc and SEC components from chromatin. In vivo studies indicate that I-BET151 has significant therapeutic value, providing survival benefit in two distinct mouse models of murine MLL-AF9 and human MLL-AF4 leukaemia. Finally, the efficacy of I-BET151 against human leukaemia stem cells is demonstrated, providing further evidence of its potent therapeutic potential. These findings establish the displacement of BET proteins from chromatin as a promising epigenetic therapy for these aggressive leukaemias.

Recent structural studies of epidermal growth factor receptor (EGFR) family extracellular regions have identified an unexpected mechanism for ligand-induced receptor dimerization that has important implications for activation and inhibition of these receptors. Here we describe the 2.8 Å resolution X-ray crystal structure of the antigen binding (Fab) fragment from cetuximab (Erbitux), an inhibitory anti-EGFR antibody, in complex with the soluble extracellular region of EGFR (sEGFR). The sEGFR is in the characteristic "autoinhibited" or "tethered" inactive configuration. Cetuximab interacts exclusively with domain III of sEGFR, partially occluding the ligand binding region on this domain and sterically preventing the receptor from adopting the extended conformation required for dimerization. We suggest that both these effects contribute to potent inhibition of EGFR activation.

Ubiquitin-protein ligases (E3s) regulate diverse cellular processes by mediating protein ubiquitination. The c-Cbl proto-oncogene is a RING family E3 that recognizes activated receptor tyrosine kinases, promotes their ubiquitination by a ubiquitin-conjugating enzyme (E2) and terminates signaling. The crystal structure of c-Cbl bound to a cognate E2 and a kinase peptide shows how the RING domain recruits the E2. A comparison with a HECT family E3-E2 complex indicates that a common E2 motif is recognized by the two E3 families. The structure reveals a rigid coupling between the peptide binding and the E2 binding domains and a conserved surface channel leading from the peptide to the E2 active site, suggesting that RING E3s may function as scaffolds that position the substrate and the E2 optimally for ubiquitin transfer.

Most gastrointestinal stromal tumors (GIST) have an activating mutation in either KIT or PDGFRA. Imatinib is a selective tyrosine kinase inhibitor and achieves a partial response or stable disease in about 80% of patients with metastatic GIST. It is now clear that some patients with GIST develop resistance to imatinib during chronic therapy. To identify the mechanism of resistance, we studied 31 patients with GIST who were treated with imatinib and then underwent surgical resection. There were 13 patients who were nonresistant to imatinib, 3 with primary resistance, and 15 with acquired resistance after initial benefit from the drug. There were no secondary mutations in KIT or PDGFRA in the nonresistant or primary resistance groups. In contrast, secondary mutations were found in 7 of 15 (46%) patients with acquired resistance, each of whom had a primary mutation in KIT exon 11. Most secondary mutations were located in KIT exon 17. KIT phosphorylation was heterogeneous and did not correlate with clinical response to imatinib or mutation status. That acquired resistance to imatinib in GIST commonly occurs via secondary gene mutation in the KIT kinase domain has implications for strategies to delay or prevent imatinib resistance and to employ newer targeted therapies.

Mutations in the BRCA2 (breast cancer susceptibility gene 2) tumor suppressor lead to chromosomal instability due to defects in the repair of double-strand DNA breaks (DSBs) by homologous recombination, but BRCA2's role in this process has been unclear. Here, we present the 3.1 angstrom crystal structure of a ∼90-kilodalton BRCA2 domain bound to DSS1, which reveals three oligonucleotide-binding (OB) folds and a helix-turn-helix (HTH) motif. We also (i) demonstrate that this BRCA2 domain binds single-stranded DNA, (ii) present its 3.5 angstrom structure bound to oligo(dT) 9 , (iii) provide data that implicate the HTH motif in dsDNA binding, and (iv) show that BRCA2 stimulates RAD51-mediated recombination in vitro. These findings establish that BRCA2 functions directly in homologous recombination and provide a structural and biochemical basis for understanding the loss of recombination-mediated DSB repair in BRCA2-associated cancers.