mRNA decay rates often increase when translation is terminated prematurely due to a frameshift or nonsense mutation. We have identified a yeast gene, UPF1, that codes for a trans-acting factor whose function is necessary for enhanced turnover of mRNAs containing a premature stop codon. In the absence of UPF1 function, frameshift or nonsense mutations in the HIS4 or LEU2 genes that normally cause rapid mRNA decay fail to have this effect. Instead, the mRNAs decay at rates similar to the corresponding wild-type mRNAs. The stabilization of frameshift or nonsense mRNAs observed in upf1- strains does not appear to result from enhanced readthrough of the termination signal. Loss of UPF1 function has no effect on the accumulation or stability of HIS4+ or LEU2+ mRNA, suggesting that the UPF1 product functions only in response to a premature termination signal. When we examined the accumulation and stability of other wild-type mRNAs in the presence or absence of UPF1, including MAT alpha 1, STE3, ACT1, PGK1, PAB1, and URA3 mRNAs, only the URA3 transcript was affected. On the basis of these and other results, the UPF1 product appears to participate in a previously uncharacterized pathway leading to the degradation of a limited class of yeast transcripts.

Drugs that provide the splice of life Motor neurons relay signals from the nervous system to muscle fibers. In patients with spinal muscular atrophy, a protein required for the survival of these neurons is deficient or missing altogether, so the neurons gradually die and the patients' muscles waste away. The disease is currently untreatable. Naryshkin et al. discovered small-molecule drugs that cause cells to produce the missing protein by altering how a specific mRNA is put together, or “spliced” (see the Perspective by Vigevani and Valcárcel). When the researchers used the drugs to treat diseased mice, the mice showed marked improvement in muscle mass, motor function, and survival. Science , this issue p. 688 ; see also p. 624

Background Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe, progressive, and rare neuromuscular, X-linked recessive disease. Dystrophin deficiency is the underlying cause of disease; therefore, mutation-specific therapies aimed at restoring dystrophin protein production are being explored. We aimed to assess the efficacy and safety of ataluren in ambulatory boys with nonsense mutation DMD. Methods We did this multicentre, randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 3 trial at 54 sites in 18 countries located in North America, Europe, the Asia-Pacific region, and Latin America. Boys aged 7–16 years with nonsense mutation DMD and a baseline 6-minute walk distance (6MWD) of 150 m or more and 80% or less of the predicted normal value for age and height were randomly assigned (1:1), via permuted block randomisation (block size of four) using an interactive voice-response or web-response system, to receive ataluren orally three times daily (40 mg/kg per day) or matching placebo. Randomisation was stratified by age (<9 years vs ≥9 years), duration of previous corticosteroid use (6 months to <12 months vs ≥12 months), and baseline 6MWD (<350 m vs ≥350 m). Patients, parents and caregivers, investigational site personnel, PTC Therapeutics employees, and all other study personnel were masked to group allocation until after database lock. The primary endpoint was change in 6MWD from baseline to week 48. We additionally did a prespecified subgroup analysis of the primary endpoint, based on baseline 6MWD, which is reflective of anticipated rates of disease progression over 1 year. The primary analysis was by intention to treat. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01826487. Findings Between March 26, 2013, and Aug 26, 2014, we randomly assigned 230 patients to receive ataluren (n=115) or placebo (n=115); 228 patients comprised the intention-to-treat population. The least-squares mean change in 6MWD from baseline to week 48 was −47·7 m (SE 9·3) for ataluren-treated patients and −60·7 m (9·3) for placebo-treated patients (difference 13·0 m [SE 10·4], 95% CI −7·4 to 33·4; p=0·213). The least-squares mean change for ataluren versus placebo in the prespecified subgroups was −7·7 m (SE 24·1, 95% CI −54·9 to 39·5; p=0·749) in the group with a 6MWD of less than 300 m, 42·9 m (15·9, 11·8–74·0; p=0·007) in the group with a 6MWD of 300 m or more to less than 400 m, and −9·5 m (17·2, −43·2 to 24·2; p=0·580) in the group with a 6MWD of 400 m or more. Ataluren was generally well tolerated and most treatment-emergent adverse events were mild to moderate in severity. Eight (3%) patients (n=4 per group) reported serious adverse events; all except one event in the placebo group (abnormal hepatic function deemed possibly related to treatment) were deemed unrelated to treatment. Interpretation Change in 6MWD did not differ significantly between patients in the ataluren group and those in the placebo group, neither in the intention-to-treat population nor in the prespecified subgroups with a baseline 6MWD of less than 300 m or 400 m or more. However, we recorded a significant effect of ataluren in the prespecified subgroup of patients with a baseline 6MWD of 300 m or more to less than 400 m. Baseline 6MWD values within this range were associated with a more predictable rate of decline over 1 year; this finding has implications for the design of future DMD trials with the 6-minute walk test as the endpoint. Funding PTC Therapeutics.

Dystrophinopathy is a rare, severe muscle disorder, and nonsense mutations are found in 13% of cases. Ataluren was developed to enable ribosomal readthrough of premature stop codons in nonsense mutation (nm) genetic disorders.

Using an in vitro mRNA decay system, we investigated how poly(A) and its associated poly(A)-binding protein (PABP) affect mRNA stability. Cell extracts used in the decay reactions were depleted of functional PABP either by adding excess poly(A) competitor or by passing the extracts over a poly(A)-Sepharose column. Polyadenylated mRNAs for beta-globin, chloramphenicol acetyltransferase, and simian virus 40 virion proteins were degraded 3 to 10 times faster in reactions lacking PABP than in those containing excess PABP. The addition of purified Saccharomyces cerevisiae or human cytoplasmic PABP to PABP-depleted reactions stabilized the polyadenylated mRNAs. In contrast, the decay rates of nonpolyadenylated mRNAs were unaffected by PABP, indicating that both the poly(A) and its binding protein were required for maintaining mRNA stability. A nonspecific single-stranded binding protein from Escherichia coli did not restore stability to polyadenylated mRNA, and the stabilizing effect of PABP was inhibited by anti-PABP antibody. The poly(A) tract was the first mRNA segment to be degraded in PABP-depleted reactions, confirming that the poly(A)-PABP complex was protecting the 3' region from nucleolytic attack. These results indicate that an important function of poly(A), in conjunction with its binding protein, is to protect polyadenylated mRNAs from indiscriminate destruction by cellular nucleases. A model is proposed to explain how the stability of an mRNA could be affected by the stability of its poly(A)-PABP complex.

Ataluren was developed to restore functional protein production in genetic disorders caused by nonsense mutations, which are the cause of cystic fibrosis in 10% of patients. This trial was designed to assess the efficacy and safety of ataluren in patients with nonsense-mutation cystic fibrosis.This randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 3 study enrolled patients from 36 sites in 11 countries in North America and Europe. Eligible patients with nonsense-mutation cystic fibrosis (aged ≥ 6 years; abnormal nasal potential difference; sweat chloride >40 mmol/L; forced expiratory volume in 1 s [FEV1] ≥ 40% and ≤ 90%) were randomly assigned by interactive response technology to receive oral ataluren (10 mg/kg in morning, 10 mg/kg midday, and 20 mg/kg in evening) or matching placebo for 48 weeks. Randomisation used a block size of four, stratified by age, chronic inhaled antibiotic use, and percent-predicted FEV1. The primary endpoint was relative change in percent-predicted FEV1 from baseline to week 48, analysed in all patients with a post-baseline spirometry measurement. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00803205.Between Sept 8, 2009, and Nov 30, 2010, 238 patients were randomly assigned, of whom 116 in each treatment group had a valid post-baseline spirometry measurement. Relative change from baseline in percent-predicted FEV1 did not differ significantly between ataluren and placebo at week 48 (-2.5% vs -5.5%; difference 3.0% [95% CI -0.8 to 6.3]; p=0.12). The number of pulmonary exacerbations did not differ significantly between treatment groups (rate ratio 0.77 [95% CI 0.57-1.05]; p=0.0992). However, post-hoc analysis of the subgroup of patients not using chronic inhaled tobramycin showed a 5.7% difference (95% CI 1.5-10.1) in relative change from baseline in percent-predicted FEV1 between the ataluren and placebo groups at week 48 (-0.7% [-4.0 to 2.1] vs -6.4% [-9.8 to -3.7]; nominal p=0.0082), and fewer pulmonary exacerbations in the ataluern group (1.42 events [0.9-1.9] vs 2.18 events [1.6-2.7]; rate ratio 0.60 [0.42-0.86]; nominal p=0.0061). Safety profiles were generally similar for ataluren and placebo, except for the occurrence of increased creatinine concentrations (ie, acute kidney injury), which occurred in 18 (15%) of 118 patients in the ataluren group compared with one (<1%) of 120 patients in the placebo group. No life-threatening adverse events or deaths were reported in either group.Although ataluren did not improve lung function in the overall population of nonsense-mutation cystic fibrosis patients who received this treatment, it might be beneficial for patients not taking chronic inhaled tobramycin.PTC Therapeutics, Cystic Fibrosis Foundation, US Food and Drug Administration's Office of Orphan Products Development, and the National Institutes of Health.

ABSTRACT Introduction : Duchenne muscular dystrophy (DMD) subjects ≥5 years with nonsense mutations were followed for 48 weeks in a multicenter, randomized, double‐blind, placebo‐controlled trial of ataluren. Placebo arm data ( N = 57) provided insight into the natural history of the 6‐minute walk test (6MWT) and other endpoints. Methods : Evaluations performed every 6 weeks included the 6‐minute walk distance (6MWD), timed function tests (TFTs), and quantitative strength using hand‐held myometry. Results: Baseline age (≥7 years), 6MWD, and selected TFT performance are strong predictors of decline in ambulation (Δ6MWD) and time to 10% worsening in 6MWD. A baseline 6MWD of <350 meters was associated with greater functional decline, and loss of ambulation was only seen in those with baseline 6MWD <325 meters. Only 1 of 42 (2.3%) subjects able to stand from supine lost ambulation. Conclusion : Findings confirm the clinical meaningfulness of the 6MWD as the most accepted primary clinical endpoint in ambulatory DMD trials. Muscle Nerve 48 : 343–356, 2013

Background Approximately 13% of boys with Duchenne muscular dystrophy (DMD) have a nonsense mutation in the dystrophin gene, resulting in a premature stop codon in the corresponding mRNA and failure to generate a functional protein. Ataluren (PTC124) enables ribosomal readthrough of premature stop codons, leading to production of full-length, functional proteins. Methods This Phase 2a open-label, sequential dose-ranging trial recruited 38 boys with nonsense mutation DMD. The first cohort (n = 6) received ataluren three times per day at morning, midday, and evening doses of 4, 4, and 8 mg/kg; the second cohort (n = 20) was dosed at 10, 10, 20 mg/kg; and the third cohort (n = 12) was dosed at 20, 20, 40 mg/kg. Treatment duration was 28 days. Change in full-length dystrophin expression, as assessed by immunostaining in pre- and post-treatment muscle biopsy specimens, was the primary endpoint. Findings Twenty three of 38 (61%) subjects demonstrated increases in post-treatment dystrophin expression in a quantitative analysis assessing the ratio of dystrophin/spectrin. A qualitative analysis also showed positive changes in dystrophin expression. Expression was not associated with nonsense mutation type or exon location. Ataluren trough plasma concentrations active in the mdx mouse model were consistently achieved at the mid- and high- dose levels in participants. Ataluren was generally well tolerated. Interpretation Ataluren showed activity and safety in this short-term study, supporting evaluation of ataluren 10, 10, 20 mg/kg and 20, 20, 40 mg/kg in a Phase 2b, double-blind, long-term study in nonsense mutation DMD. Trial Registration ClinicalTrials.gov NCT00264888

SUMMARY The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic has created an urgent need for therapeutics that inhibit the SARS-CoV-2 virus and suppress the fulminant inflammation characteristic of advanced illness. Here, we describe the anti-COVID-19 potential of PTC299, an orally available compound that is a potent inhibitor of dihydroorotate dehydrogenase (DHODH), the rate-limiting enzyme of the de novo pyrimidine biosynthesis pathway. In tissue culture, PTC299 manifests robust, dose-dependent, and DHODH-dependent inhibition of SARS CoV-2 replication (EC 50 range, 2.0 to 31.6 nM) with a selectivity index >3,800. PTC299 also blocked replication of other RNA viruses, including Ebola virus. Consistent with known DHODH requirements for immunomodulatory cytokine production, PTC299 inhibited the production of interleukin (IL)-6, IL-17A (also called IL-17), IL-17F, and vascular endothelial growth factor (VEGF) in tissue culture models. The combination of anti-SARS-CoV-2 activity, cytokine inhibitory activity, and previously established favorable pharmacokinetic and human safety profiles render PTC299 a promising therapeutic for COVID-19.