A Genome-Wide CRISPR/Cas9 Knockout Screen Identifies BEND3 As a Determinant of Sensitivity to UBA1 Inhibition in Acute Myeloid Leukemia
Notice bibliographique
Résumé
Abstract UBA1 is the major ubiquitin-activating enzyme that initiates the ubiquitylation cascade whereby proteins are tagged with mono- or polyubiquitin to mark them for proteasomal degradation or modify their functions. Despite having equal levels of UBA1 protein, AML cell lines and primary AML cells are more dependent on UBA1 activity compared to normal hematopoietic cells, rendering them more vulnerable to UBA1 inhibition. Recently, we demonstrated that inhibiting UBA1 with the small-molecule inhibitor TAK-243 was selectively cytotoxic to a subset of AML cells and stem cells in vitro and in vivo through a mechanism at least partly dependent on inducing ER stress (Leukemia, 2018). To identify potential determinants of sensitivity/resistance to TAK-243 (Millennium Pharmaceuticals, Takeda) in AML, we conducted a genome-wide CRISPR/Cas9 knockout screen in OCI-AML2 cells followed by selection with cytotoxic TAK-243 concentrations corresponding to the IC90 and IC99. By next-generation sequencing and enrichment analysis, we then identified genes whose knockout renders AML cells resistant to TAK-243. We identified 34 hits in the IC90 and 11 hits in the IC99 arms of the screen (cut off FDR < 0.2). These hits are involved in signaling pathways including transcriptional regulation, histone methylation, ubiquitin conjugation, cell cycle progression, mTOR and NF-κB signaling pathways, consistent with the broad range of pathways regulated by UBA1-mediated ubiquitylation. We focused our investigation on BEN domain-containing protein 3 (BEND3) that ranked as a top hit in both arms (FDR = 0.0012). Compared to control, all 6 BEND3-targeting gRNAs were enriched up to 10,000 times. BEND3 is a transcriptional repressor that regulates heterochromatin organization. To validate the screen results, we independently knocked out BEND3 in OCI-AML2 cells using the 4 top performing gRNAs in the screen. We confirmed target knockout by immunoblotting. BEND3 knockout did not alter the basal proliferation rate of the cells. However, knockout of BEND3 rendered OCI-AML2 cells resistant to TAK-243 with up to a 4-fold increase in the IC50 by the MTS assay. Resistance to TAK-243 was confirmed by Annexin V/PI staining, PARP cleavage, and colony-forming assays. Cells were cross resistant to the NEDD8-activating enzyme inhibitor pevonedistat (2-fold IC50 increase), but not bortezomib or daunorubicin. As assessed by immunoblotting, BEND3 knockout did not change expression of UBA1, or the related enzymes UBA2, UBA3, or UBA6. BEND3 knockout was associated with reduced induction of ER stress as assessed by levels of CHOP and ATF4 after TAK-243 treatment. Conclusions Through a genome-wide CRISPR screen, we identified BEND3 as a determinant of sensitivity to TAK-243 in AML. Mechanistically, lack of BEND3 expression dampens the ER stress response to UBA1 inhibition. Thus, these results may highlight a new mechanism of sensitivity to TAK-243. Disclosures Schimmer: Jazz Pharmaceuticals: Consultancy; Medivir AB: Research Funding; Otsuka Pharmaceuticals: Consultancy; Novartis: Consultancy, Membership on an entity's Board of Directors or advisory committees.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».