BRD4, a bromodomain and extraterminal domain (BET) family member, is an attractive target in multiple pathological settings, particularly cancer. While BRD4 inhibitors have shown some promise in MYC-driven malignancies such as Burkitt's lymphoma (BL), we show that BRD4 inhibitors lead to robust BRD4 protein accumulation, which may account for their limited suppression of MYC expression, modest antiproliferative activity, and lack of apoptotic induction. To address these limitations we designed ARV-825, a hetero-bifunctional PROTAC (Proteolysis Targeting Chimera) that recruits BRD4 to the E3 ubiquitin ligase cereblon, leading to fast, efficient, and prolonged degradation of BRD4 in all BL cell lines tested. Consequently, ARV-825 more effectively suppresses c-MYC levels and downstream signaling than small-molecule BRD4 inhibitors, resulting in more effective cell proliferation inhibition and apoptosis induction in BL. Our findings provide strong evidence that cereblon-based PROTACs provide a better and more efficient strategy in targeting BRD4 than traditional small-molecule inhibitors.

Significance We describe the development of a small molecule that mediates the degradation of bromodomain and extra-terminal (BET) proteins and its application in the treatment of castration-resistant prostate cancer (CRPC). Few therapeutic options exist to treat CRPC, especially CRPC tumors expressing constitutively active androgen receptor (AR) splice variants that lack the ligand-binding domain and can effect androgen-independent transactivation of target genes. Importantly, we demonstrate that targeted degradation of BET proteins using proteolysis-targeting chimera (PROTAC) technology causes cell death in cultured prostate cancer cells and results in tumor growth inhibition or regression in mouse models of CRPC, including models that express high levels of AR splice variant 7. Our work thus contains a significant potential therapeutic advance in the treatment of this cancer.

Angiogenesis is the growth of new blood vessels from existing ones. It is an important aspect of new tissue development, growth, and tissue repair. It is also a component of many diseases including cancer, blindness, and chronic inflammation such as rheumatoid arthritis (RA) and psoriasis. There is considerable evidence to suggest that angiogenesis and chronic inflammation are codependent; recent studies have begun to reveal the nature of this link, which involves both augmentation of cellular infiltration and proliferation and overlapping roles of regulatory growth factors and cytokines. Through these studies, we have begun to understand the codependence of chronic inflammation and angiogenesis, the potential benefits of targeting angiogenesis in the treatment of chronic inflammation, and of targeting chronic inflammation to affect angiogenesis.—Jackson, J. R., Seed, M. P., Kircher, C., Willoughby, D. A., Winkler, J. D. The codependence of angiogenesis and chronic inflammation. FASEB J. 11, 457–465 (1997)

Abstract Purpose: The Ras-Raf-mitogen-activated protein kinase kinase (MEK) pathway is overactive in many human cancers and is thus a target for novel therapeutics. We have developed a highly potent and selective inhibitor of MEK1/2. The purpose of these studies has been to show the biological efficacy of ARRY-142886 (AZD6244) in enzymatic, cellular, and animal models. Experimental Design: The ability of ARRY-142886 to inhibit purified MEK1 as well as other kinases was evaluated. Its effects on extracellular signal-regulated kinase (ERK) phosphorylation and proliferation in several cell lines were also determined. Finally, the inhibitor was tested in HT-29 (colorectal) and BxPC3 (pancreatic) xenograft tumor models. Results: The IC50 of ARRY-142886 was determined to be 14 nmol/L against purified MEK1. This activity is not competitive with ATP, which is consistent with the high specificity of compound for MEK1/2. Basal and epidermal growth factor–induced ERK1/2 phosphorylation was inhibited in several cell lines as well as 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate–induced ERK1/2 phosphorylation in isolated peripheral blood mononuclear cells. Treatment with ARRY-142886 resulted in the growth inhibition of several cell lines containing B-Raf and Ras mutations but had no effect on a normal fibroblast cell line. When dosed orally, ARRY-142886 was capable of inhibiting both ERK1/2 phosphorylation and growth of HT-29 xenograft tumors in nude mice. Tumor regressions were also seen in a BxPC3 xenograft model. In addition, tumors remained responsive to growth inhibition after a 7-day dosing holiday. Conclusions: ARRY-142886 is a potent and selective MEK1/2 inhibitor that is highly active in both in vitro and in vivo tumor models. This compound is currently being investigated in clinical studies.

In response to DNA damage and replication blocks, cells activate pathways that arrest the cell cycle and induce the transcription of genes that facilitate repair. In mammals, ATM (ataxia telangiectasia mutated) kinase together with other checkpoint kinases are important components in this response. We have cloned the rat and human homologs of Saccharomyces cerevisiae Rad 53 and Schizosaccharomyces pombe Cds1, called checkpoint kinase 2 (chk2). Complementation studies suggest that Chk2 can partially replace the function of the defective checkpoint kinase in the Cds1 deficient yeast strain. Chk2 was phosphorylated and activated in response to DNA damage in an ATM dependent manner. Its activation in response to replication blocks by hydroxyurea (HU) treatment, however, was independent of ATM. Using mass spectrometry, we found that, similar to Chk1, Chk2 can phosphorylate serine 216 in Cdc25C, a site known to be involved in negative regulation of Cdc25C. These results suggest that Chk2 is a downstream effector of the ATM-dependent DNA damage checkpoint pathway. Activation of Chk2 might not only delay mitotic entry, but also increase the capacity of cultured cells to survive after treatment with γ-radiation or with the topoisomerase-I inhibitor topotecan.

Proteolysis targeting chimeras (PROTACs) are bifunctional molecules that recruit an E3 ligase to a target protein to facilitate ubiquitination and subsequent degradation of that protein. While the field of targeted degraders is still relatively young, the potential for this modality to become a differentiated and therapeutic reality is strong, such that both academic and pharmaceutical institutions are now entering this interesting area of research. In this article, we describe a broadly applicable process for identifying degrader hits based on the serine/threonine kinase TANK-binding kinase 1 (TBK1) and have generalized the key structural elements associated with degradation activities. Compound 3i is a potent hit (TBK1 DC50 = 12 nM, Dmax = 96%) with excellent selectivity against a related kinase IKKε, which was further used as a chemical tool to assess TBK1 as a target in mutant K-Ras cancer cells.

The standard genetic code is robust to mutations and base-pairing errors during transcription and translation. Point mutations are most likely to be synonymous or preserve the chemical properties of the original amino acid. Saturation mutagenesis experiments suggest that in some cases the best performing mutant requires a replacement of more than a single nucleotide within a codon. These replacements are essentially inaccessible to common error-based laboratory engineering techniques that alter single nucleotide per mutation event, due to the extreme rarity of adjacent mutations. In this theoretical study, we suggest a radical reordering of the genetic code that maximizes the mutagenic potential of single nucleotide replacements. We explore several possible genetic codes that allow a greater degree of accessibility to the mutational landscape and may result in a hyper-evolvable organism serving as an ideal platform for directed evolution experiments. We then conclude by evaluating potential applications for recoded organisms within the synthetic biology field.

Housekeeping sigma factors in the σ70 family, as components of the RNA polymerase holoenzyme, are responsible for regulating transcription of genes related to vegetative growth. While these factors are well understood in model organisms such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, little experimental work has focused on the sigma factors in members of the Lactobacillus genus such as Lactobacillus brevis and Lactobacillus plantarum. This study evaluates the ability of putative σ70 proteins from L. brevis (σ70-Lb) and L. plantarum (σ70-Lp) to complement a temperature sensitive mutation in the E. coli 285c σ70 protein. This report is the first to show that these heterologous sigma factors were capable of restoring the viability of E. coli 285c for growth at 40-43.5 °C, indicating the σ70-Lb and σ70-Lp are capable of initiating transcription in a complex with the E. coli 285c RNA polymerase.These heterologous sigma factors may therefore be useful for improving biochemical knowledge of the sigma factor family or for use in the expression of hetereologous genomic libraries.