The potential for avian influenza H5N1 outbreaks has increased in recent years. Thus, it is paramount to develop novel strategies to alleviate death rates. Here we show that avian influenza A H5N1-infected patients exhibit markedly increased serum levels of angiotensin II. High serum levels of angiotensin II appear to be linked to the severity and lethality of infection, at least in some patients. In experimental mouse models, infection with highly pathogenic avian influenza A H5N1 virus results in downregulation of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) expression in the lung and increased serum angiotensin II levels. Genetic inactivation of ACE2 causes severe lung injury in H5N1-challenged mice, confirming a role of ACE2 in H5N1-induced lung pathologies. Administration of recombinant human ACE2 ameliorates avian influenza H5N1 virus-induced lung injury in mice. Our data link H5N1 virus-induced acute lung failure to ACE2 and provide a potential treatment strategy to address future flu pandemics.

Abstract Despite advances in diagnosis and treatment, metastatic prostate cancer remains incurable and is associated with high mortality rates. Thus, novel actionable drug targets are urgently needed for therapeutic interventions in advanced prostate cancer. Here we report receptor-interacting protein kinase 2 (RIPK2) as an actionable drug target for suppressing prostate cancer metastasis. RIPK2 is frequently amplified in lethal prostate cancers and its overexpression is associated with disease progression and aggressiveness. Genetic and pharmacological inhibition of RIPK2 significantly suppressed prostate cancer progression in vitro and metastasis in vivo. Multi-level proteomic analysis revealed that RIPK2 strongly regulates c-Myc protein stability and activity, largely by activating the MKK7/JNK/c-Myc phosphorylation pathway—a novel, non-canonical RIPK2 signaling pathway. Targeting RIPK2 inhibits this phosphorylation pathway, and thus promotes the degradation of c-Myc—a potent oncoprotein for which no drugs have been approved for clinical use yet. These results support targeting RIPK2 for personalized therapy in prostate cancer patients towards improving survival.

Abstract Androgen receptor- (AR-) indifference is a mechanism of resistance to hormonal therapy in prostate cancer (PC). Here we demonstrate that ONECUT2 (OC2) activates resistance through multiple drivers associated with adenocarcinoma, stem-like and neuroendocrine (NE) variants. Direct OC2 gene targets include the glucocorticoid receptor (GR; NR3C1) and the NE splicing factor SRRM4, which are key drivers of lineage plasticity. Thus, OC2, despite its previously described NEPC driver function, can indirectly activate a portion of the AR cistrome through epigenetic activation of GR. Mechanisms by which OC2 regulates gene expression include promoter binding, enhancement of genome-wide chromatin accessibility, and super-enhancer reprogramming. Pharmacologic inhibition of OC2 suppresses lineage plasticity reprogramming induced by the AR signaling inhibitor enzalutamide. These results demonstrate that OC2 activation promotes a range of drug resistance mechanisms associated with treatment-emergent lineage variation in PC and support enhanced efforts to therapeutically target OC2 as a means of suppressing treatment-resistant disease.

Prostate cancer (PCa) is the most frequently diagnosed non-skin cancer and a leading cause of mortality among males in developed countries. However, our understanding of the global changes of protein complexes within PCa tissue specimens remains very limited, although it has been well recognized that protein complexes carry out essentially all major processes in living organisms and that their deregulation drives the pathogenesis and progression of various diseases. By coupling tandem mass tagging-synchronous precursor selection-mass spectrometry/mass spectrometry/mass spectrometry (TMT-SPS-MS3) with differential expression and co-regulation analyses, the present study compared the differences between protein complexes in normal prostate, low-grade PCa, and high-grade PCa tissue specimens. Globally, a large downregulated putative protein-protein interaction (PPI) network was detected in both low-grade and high-grade PCa, yet a large upregulated putative PPI network was only detected in high-grade but not low-grade PCa, compared with normal controls. To identify specific protein complexes that are deregulated in PCa, quantified proteins were mapped to protein complexes in CORUM, a collection of experimentally verified mammalian protein complexes. Differential expression analysis suggested that mitochondrial ribosomes and the fibrillin-associated protein complex were significantly overexpressed, whereas the ITGA6-ITGB4-Laminin10/12 and the P2X7 receptor signaling complexes were significantly downregulated, in PCa compared with normal prostate. Moreover, differential co-regulation analysis indicated that the assembly levels of some nuclear protein complexes involved in RNA synthesis and processing were significantly increased in low-grade PCa, and those of mitochondrial complex I and its subcomplexes were significantly increased in high-grade PCa, compared with normal prostate. In summary, the study represents the first global and quantitative comparison of protein complexes in prostate tissue specimens. It is expected to enhance our understanding of the molecular mechanisms underlying PCa development and progression in human patients, as well as lead to the discovery of novel biomarkers and therapeutic targets for precision management of PCa.

Protein S-acylation (also called palmitoylation) is a common post-translational modification whose deregulation plays a key role in the pathogenesis of many diseases. Acyl-biotinyl exchange (ABE), a widely used method for the enrichment of S-acylated proteins, has the potential of capturing the entire S-acylproteome in any types of biological samples. Here, we showed that current ABE methods suffer from high background arising from the co-isolation of non-S-acylated proteins. The background can be substantially reduced by an additional blockage of residual free cysteine residues with 2,2'-dithiodipyridine prior to biotin-HPDP reaction. Coupling the low-background ABE (LB-ABE) method with label-free quantitative proteomics, 2,895 high-confidence candidate S-acylated proteins (including 1,591 known S-acylated proteins) were identified from human prostate cancer LNCaP cells, representing so-far the largest S-acylproteome dataset identified in a single study. Immunoblotting analysis confirmed the S-acylation of five known and five novel prostate cancer-related S-acylated proteins in LNCaP cells and suggested that their S-acylation levels were about 0.6-1.8%. In summary, the LB-ABE method largely eliminates the co-isolation of non-S-acylated proteins and enables deep S-acylproteomic analysis. It is expected to facilitate much more comprehensive and accurate quantification of S-acylproteomes than previous ABE methods.

Androgen receptor- (AR-) indifference is a mechanism of resistance to hormonal therapy in prostate cancer (PC). Here we demonstrate that the HOX/CUT transcription factor ONECUT2 (OC2) activates resistance through multiple drivers associated with adenocarcinoma, stem-like and neuroendocrine (NE) variants. Direct OC2 targets include the glucocorticoid receptor and the NE splicing factor SRRM4, among others. OC2 regulates gene expression by promoter binding, enhancement of chromatin accessibility, and formation of novel super-enhancers. OC2 also activates glucuronidation genes that irreversibly disable androgen, thereby evoking phenotypic heterogeneity indirectly by hormone depletion. Pharmacologic inhibition of OC2 suppresses lineage plasticity reprogramming induced by the AR signaling inhibitor enzalutamide. These results demonstrate that OC2 activation promotes a range of drug resistance mechanisms associated with treatment-emergent lineage variation in PC. Our findings support enhanced efforts to therapeutically target this protein as a means of suppressing treatment-resistant disease.