Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
DW
Darian Williams
Author with expertise in Thrombosis and Coagulation Disorders
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(100% Open Access)
Cited by:
4
h-index:
4
/
i10-index:
3
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
1

Stable Flow-induced Expression of KLK10 Inhibits Endothelial Inflammation and Atherosclerosis

Darian Williams et al.Aug 10, 2021
Abstract Introduction Atherosclerosis preferentially occurs in arterial regions exposed to disturbed blood flow ( d-flow ), while regions exposed to stable flow ( s-flow ) are protected. The proatherogenic and atheroprotective effects of d-flow and s-flow are mediated in part by the global changes in endothelial cell gene expression, which regulates endothelial dysfunction, inflammation, and atherosclerosis. Previously, we identified Kallikrein-Related Peptidase 10 (KLK10, a secreted serine protease) as a flow-sensitive gene in arterial endothelial cells, but its role in endothelial biology and atherosclerosis was unknown. Methods and Results Here, we show that KLK10 is upregulated under s-flow conditions and downregulated under d-flow conditions using in vivo mouse models and in vitro studies with cultured endothelial cells (ECs). Single-cell RNA sequencing (scRNAseq) and scATAC sequencing (scATACseq) study using the partial carotid ligation mouse model showed flow-regulated KLK10 expression at the epigenomic and transcription levels. Functionally, KLK10 protected against d-flow -induced inflammation and permeability dysfunction in human artery ECs (HAECs). Further, treatment of mice in vivo with rKLK10 decreased arterial endothelial inflammation in d-flow regions. Additionally, rKLK10 injection or ultrasound-mediated transfection of KLK10-expressing plasmids inhibited atherosclerosis in ApoE -/- mice. Studies using pharmacological inhibitors and siRNAs revealed that the anti-inflammatory effects of KLK10 were mediated by a Protease Activated Receptors (PAR1/2)-dependent manner. However, unexpectedly, KLK10 did not cleave the PARs. Through a proteomics study, we identified HTRA1 (High-temperature requirement A serine peptidase 1), which bound and cleaved KLK10. Further, siRNA knockdown of HTRA1 prevented KLK10’s anti-inflammatory and barrier protective function in HAECs, suggesting that HTRA1 regulates KLK10 function. Moreover, KLK10 expression was significantly reduced in human coronary arteries with advanced atherosclerotic plaques compared to those with less severe plaques. Conclusion KLK10 is a flow-sensitive endothelial protein and, in collaboration with HTRA1, serves as an anti-inflammatory, barrier-protective, and anti-atherogenic factor.
1
Citation3
0
Save
0

Development of quantitative high-throughput screening assays to identify, validate, and optimize small-molecule stabilizers of misfolded Î²-glucocerebrosidase with therapeutic potential for Gaucher disease and Parkinson’s disease

Darian Williams et al.Mar 27, 2024
Abstract Glucocerebrosidase (GCase) is implicated in both a rare, monogenic disorder (Gaucher disease, GD) and a common, multifactorial condition (Parkinson’s disease); hence, it is an urgent therapeutic target. To identify correctors of severe protein misfolding and trafficking obstruction manifested by the pathogenic L444P-variant of GCase, we developed a suite of quantitative, high-throughput, cell-based assays. First, we labeled GCase with a small pro-luminescent HiBiT peptide reporter tag, enabling quantitation of protein stabilization in cells while faithfully maintaining target biology. TALEN-based gene editing allowed for stable integration of a single HiBiT- GBA1 transgene into an intragenic safe-harbor locus in GBA1 -knockout H4 (neuroglioma) cells. This GD cell model was amenable to lead discovery via titration-based quantitative high-throughput screening and lead optimization via structure-activity relationships. A primary screen of 10,779 compounds from the NCATS bioactive collections identified 140 stabilizers of HiBiT-GCase-L444P, including both pharmacological chaperones (ambroxol and non-inhibitory chaperone NCGC326) and proteostasis regulators (panobinostat, trans-ISRIB, and pladienolide B). Two complementary high-content imaging-based assays were deployed to triage hits: the fluorescence-quenched substrate LysoFix-GBA captured functional lysosomal GCase activity, while an immunofluorescence assay featuring antibody hGCase-1/23 provided direct visualization of GCase lysosomal translocation. NCGC326 was active in both secondary assays and completely reversed pathological glucosylsphingosine accumulation. Finally, we tested the concept of combination therapy, by demonstrating synergistic actions of NCGC326 with proteostasis regulators in enhancing GCase-L444P levels. Looking forward, these physiologically-relevant assays can facilitate the identification, pharmacological validation, and medicinal chemistry optimization of new chemical matter targeting GCase, ultimately leading to a viable therapeutic for two protein-misfolding diseases. Significance Statement Gaucher disease, the inherited deficiency of glucocerebrosidase, is caused by biallelic, loss-of-function mutations in the gene GBA1, which is also the most frequent genetic risk factor for Parkinson’s disease. While the development of small-molecule stabilizers of glucocerebrosidase is being considered for both disorders, discovery and optimization of lead compounds is limited by the lack of robust cell-based assays amenable to high-throughput screening format. We developed a comprehensive assay pipeline for preclinical discovery of glucocerebrosidase modulators and began by screening libraries enriched with bioactive compounds with known mechanisms of action. The screen identified chemical matter with established relevance to glucocerebrosidase, provided an atlas of potential new molecular targets regulating the GBA1 pathway, and produced a set of promising potential therapeutics.
0
Citation1
0
Save