Protease-activated receptor 2 (PAR2) is expressed by vascular endothelial cells and other cells in which its function and physiological activator(s) are unknown. Unlike PAR1, PAR3, and PAR4, PAR2 is not activatable by thrombin. Coagulation factors VIIa (FVIIa) and Xa (FXa) are proteases that act upstream of thrombin in the coagulation cascade and require cofactors to interact with their substrates. These proteases elicit cellular responses, but their receptor(s) have not been identified. We asked whether FVIIa and FXa might activate PARs if presented by their cofactors. Co-expression of tissue factor (TF), the cellular cofactor for FVIIa, together with PAR1, PAR2, PAR3, or PAR4 conferred TF-dependent FVIIa activation of PAR2 and, to lesser degree, PAR1. Responses to FXa were also observed but were independent of exogenous cofactor. The TF/FVIIa complex converts the inactive zymogen Factor X (FX) to FXa. Strikingly, when FX was present, low picomolar concentrations of FVIIa caused robust signaling in cells expressing TF and PAR2. Responses in keratinocytes and cytokine-treated endothelial cells suggested that PAR2 may be activated directly by TF/FVIIa and indirectly by TF/FVIIa-generated FXa at naturally occurring expression levels of TF and PAR2. These results suggest that PAR2, although not activatable by thrombin, may nonetheless function as a sensor for coagulation proteases and contribute to endothelial activation in the setting of injury and inflammation. More generally, these findings highlight the potential importance of cofactors in regulating PAR function and specificity.

Abstract Immune checkpoint blockade, exemplified by antibodies targeting the PD-1 receptor, can induce durable tumor regressions in some patients. To enhance the efficacy of existing immunotherapies, we screened for small molecules capable of increasing the activity of T cells suppressed by PD-1. Here, we show that short-term exposure to small-molecule inhibitors of cyclin-dependent kinases 4 and 6 (CDK4/6) significantly enhances T-cell activation, contributing to antitumor effects in vivo, due in part to the derepression of NFAT family proteins and their target genes, critical regulators of T-cell function. Although CDK4/6 inhibitors decrease T-cell proliferation, they increase tumor infiltration and activation of effector T cells. Moreover, CDK4/6 inhibition augments the response to PD-1 blockade in a novel ex vivo organotypic tumor spheroid culture system and in multiple in vivo murine syngeneic models, thereby providing a rationale for combining CDK4/6 inhibitors and immunotherapies. Significance: Our results define previously unrecognized immunomodulatory functions of CDK4/6 and suggest that combining CDK4/6 inhibitors with immune checkpoint blockade may increase treatment efficacy in patients. Furthermore, our study highlights the critical importance of identifying complementary strategies to improve the efficacy of immunotherapy for patients with cancer. Cancer Discov; 8(2); 216–33. ©2017 AACR. See related commentary by Balko and Sosman, p. 143. See related article by Jenkins et al., p. 196. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 127

Abstract Ex vivo systems that incorporate features of the tumor microenvironment and model the dynamic response to immune checkpoint blockade (ICB) may facilitate efforts in precision immuno-oncology and the development of effective combination therapies. Here, we demonstrate the ability to interrogate ex vivo response to ICB using murine- and patient-derived organotypic tumor spheroids (MDOTS/PDOTS). MDOTS/PDOTS isolated from mouse and human tumors retain autologous lymphoid and myeloid cell populations and respond to ICB in short-term three-dimensional microfluidic culture. Response and resistance to ICB was recapitulated using MDOTS derived from established immunocompetent mouse tumor models. MDOTS profiling demonstrated that TBK1/IKKϵ inhibition enhanced response to PD-1 blockade, which effectively predicted tumor response in vivo. Systematic profiling of secreted cytokines in PDOTS captured key features associated with response and resistance to PD-1 blockade. Thus, MDOTS/PDOTS profiling represents a novel platform to evaluate ICB using established murine models as well as clinically relevant patient specimens. Significance: Resistance to PD-1 blockade remains a challenge for many patients, and biomarkers to guide treatment are lacking. Here, we demonstrate feasibility of ex vivo profiling of PD-1 blockade to interrogate the tumor immune microenvironment, develop therapeutic combinations, and facilitate precision immuno-oncology efforts. Cancer Discov; 8(2); 196–215. ©2017 AACR. See related commentary by Balko and Sosman, p. 143. See related article by Deng et al., p. 216. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 127

Membrane-type serine protease 1 (MT-SP1) was recently cloned, and we now report its biochemical characterization. MT-SP1 is predicted to be a type II transmembrane protein with an extracellular protease domain. This localization was experimentally verified using immunofluorescent microscopy and a cell-surface biotinylation technique. The substrate specificity of MT-SP1 was determined using a positional scanning-synthetic combinatorial library and substrate phage techniques. The preferred cleavage sequences were found to be (P4-(Arg/Lys)P3-(X)P2-(Ser)P1-(Arg)P1′-(Ala)) and (P4-(X)P3-(Arg/Lys)P2-(Ser)P1(Arg) P1′(Ala)), whereX is a non-basic amino acid. Protease-activated receptor 2 (PAR2) and single-chain urokinase-type plasminogen activator are proteins that are localized to the extracellular surface and contain the preferred MT-SP1 cleavage sequence. The ability of MT-SP1 to activate PARs was assessed by exposing PAR-expressingXenopus oocytes to the soluble MT-SP1 protease domain. The latter triggered calcium signaling in PAR2-expressing oocytes at 10 nm but failed to trigger calcium signaling in oocytes expressing PAR1, PAR3, or PAR4 at 100 nm. Single-chain urokinase-type plasminogen activator was activated using catalytic amounts of MT-SP1 (1 nm), but plasminogen was not cleaved under similar conditions. The membrane localization of MT-SP1 and its affinity for these key extracellular substrates suggests a role of the proteolytic activity in regulatory events.

Expression of the trabecular meshwork inducible glucocorticoid response (TIGR) gene progressively increases from barely detectable levels to greater than 2% of total cellular mRNA over 10 days exposure of trabecular meshwork (TM) cells to dexamethasone. Cycloheximide blocked most of the TIGR mRNA induction, suggesting a requirement for ongoing protein synthesis. The genomic structure of TIGR (approximately 20 kilobases) consists of 3 exons, and a 5-kilobase promoter region that contains 13 predicted hormone response elements, including several glucocorticoid regulatory elements, and other potentially important regulatory motifs. TIGR cDNA encodes an olfactomedin-related glycoprotein of 504 amino acids with motifs for N- and O-linked glycosylation, glycosaminoglycan initiation, hyaluronic acid binding, and leucine zippers. Recombinant TIGR (rTIGR) showed oligomerization and specific binding to TM cells. Anti-rTIGR antibody detected multiple translational/post-translational forms of TIGR produced by the cells (including secreted 66 kDa/55 kDa glycoproteins/proteins in the media and 55 kDa cellular proteins), whereas Northern blot showed a single mRNA species. The findings suggest potential mechanisms by which TIGR could obstruct the aqueous humor fluid flow and participate in the pathogenesis of glaucoma.

The fine structures of Fc N-glycans can modulate the effector functions of IgG antibodies. It has been demonstrated that lack of the core fucose on the Fc N-glycans leads to drastic enhancement of antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC), while terminal α2,6-sialylation of Fc glycan plays a critical role for the anti-inflammatory activity of human intravenous immunoglobulin (IVIG). We describe in this paper a highly efficient chemoenzymatic method for site-selective Fc glycoengineering of intact monoclonal antibody and IVIG. Two new glycosynthase mutants (EndoS-D233A and D233Q) were generated by site-directed mutagenesis of EndoS (an endoglycosidase from Streptococcus pyogenes) and were found to be capable of efficiently transferring predefined N-glycans from corresponding glycan oxazolines to the Fc-deglycosylated intact IgGs without product hydrolysis. As a model study, rituximab (a therapeutic monoclonal antibody) was successfully transformed from mixtures of G0F, G1F, and G2F glycoforms to well-defined homogeneous glycoforms, including a fully sialylated (S2G2F) glycoform that may gain anti-inflammatory activity, a nonfucosylated G2 glycoform that showed significantly enhanced FcγIIIa receptor-binding activity, and an azido-tagged glycoform that can be further transformed into other glycoforms. We also found that EndoS could selectively remove the Fc N-glycans in the presence of FAB glycosylation. This finding, coupled with the remarkable transglycosylation activity of the EndoS glycosynthase mutants, permitted a highly selective glycoengineering of the IVIG's Fc glycans into a fully sialylated Fc glycoform, which may possess significantly enhanced anti-inflammatory activity. The glycoengineering approach described here provides a general platform to modulate the effector functions of IgG antibodies, enabling the optimization of therapeutic efficacy and gain of new functions of monoclonal antibodies and IVIG.

Abstract Safe, economical and effective vaccines against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) are needed to achieve adequate herd immunity and halt the pandemic. We have constructed a novel SARS-CoV-2 vaccine, CoVac501, which is a self-adjuvanting peptide vaccine conjugated with Toll-like receptor 7 (TLR7) agonists. The vaccine contains two immunodominant peptides screened from receptor-binding domain (RBD) and is fully chemically synthesized. And the vaccine has optimized nanoemulsion formulation, outstanding stability and safety. In non-human primates (NHPs), CoVac501 elicited high and persistent titers of RBD-specific and protective neutralizing antibodies (NAbs), which were also effective to RBD mutations. CoVac501 was found to elicit the increase of memory T cells, antigen-specific CD8 + T cell responses and Th1-biased CD4 + T cell immune responses in NHPs. More importantly, the sera from the immunized NHPs can prevent infection of live SARS-CoV-2 in vitro. One-Sentence Summary A novel SARS-CoV-2 vaccine we developed, CoVac501, which is a fully chemically synthesized and self-adjuvanting peptides conjugated with TLR7 agonists, can induce high-efficient humoral and cellular immune responses against SARS-CoV-2.

Herein, we present an efficient Cu( ii )-catalyzed cascade synthesis of sulfonated 3-carboxamide quinolin-2-(1 H )-ones. Inthis paper, sulfonylhydrazides underwent an unusual N–N bond cleavage and functioned as sulfamide synthons.