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Enregistrement W4389246726 · doi:10.1182/blood-2023-178399

The Atpase Domain of LONP1 Is Necessary for Mitochondrial Protein Solubility and the Viability of Acute Myeloid Leukemia (AML) Cells

2023· article· en· W4389246726 sur OpenAlexaff
Matthew Tcheng, Aaron D. Schimmer, Marcela Gronda, Rose Hurren, Shahbaz Khan, Lan-Xin Zhang, Chaitra Sarathy, Yongran Yan, Andrea Arruda, Thomas Kislinger, Mark D. Minden

Notice bibliographique

RevueBlood · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMitochondrial Function and Pathology
Établissements canadiensPrincess Margaret Cancer CentreUniversity Health Network
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBiologyCell biologyMitochondrionHeat shock proteinMolecular biologyBiochemistryGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Compared to normal hematopoietic cells, we and others have shown that AML cells have a heightened reliance on oxidative phosphorylation and mitochondrial metabolism for survival and proliferation. To support this unique metabolic phenotype, we previously demonstrated that AML cells have increased import of nuclear-encoded mitochondrial proteins. These newly imported proteins must be properly folded by mitochondrial chaperones, proteases, and heat shock proteins, and failure to properly process and fold these precursors leads to protein aggregation, mitochondrial dysfunction, and cell death. To evaluate the reliance of AML cells on this family of mitochondrial chaperones, proteases, and heat shock proteins, we assessed their dependencies using the gene dependency datasets (eg: depmap.org). From this analysis, we identified the mitochondrial protease, LONP1, as the top hit, and among the top 10% of all essential genes for AML. Localized to the mitochondrial matrix, LONP1 is a nuclear encoded AAA+ serine protease. Proteins are unfolded by its ATPase domain and degraded by its serine-catalyzed proteolytic domain. Compared to normal hematopoietic cells, LONP1 mRNA was overexpressed in AML across three publicly available datasets. Compared to normal hematopoietic cells (n=8) and CD34+ cells (n=3), LONP1 protein was increased in 16/30 primary AML samples by immunoblotting. Using shRNA and CRISPR, LONP1 knockdown and knockout reduced the growth and viability of OCI-AML2, OCI-M2, NB4, and TEX cells. Genetic knockdown or knockout of LONP1 increased levels of insoluble, aggregated mitochondrial proteins as measured by mass spectrometry, proteostat fluorescence and confocal microscopy, and immunoblotting of soluble and insoluble protein fractions. LONP1 knockdown/knockout also reduced mitochondrial respiration, depolarized the mitochondria, and induced AML cell death. We next determined the domain of LONP1 that was necessary for mitochondrial protein solubility, mitochondrial function, and AML survival. We over-expressed wild type, ATPase dead (E591A), or proteolytically dead (S855A) LONP1 cDNA in OCI-AML2 cells and knocked down endogenous LONP1 with shRNA targeting the 3'UTR of the endogenous gene. We then measured mitochondrial protein solubility/aggregation, mitochondrial respiration and cell viability. Wild type LONP1 and the proteolytically dead (S855A) mutant, but not the ATPase mutant (E591A), rescued mitochondrial protein solubility, mitochondrial respiration and cell viability, thus demonstrating that the ATPase domain of LONP1 is necessary for these functions. Bardoxolone methyl (CDDO-Me) is a synthetic triterpenoid that inhibits the ATPase activity of LONP1 by binding to an allosteric site near the ATPase domain of the enzyme. CDDO-Me killed OCI-AML2 and NB4 cells with IC 50 values of 178.5±29.7 and 156.5±39.7 nM, respectively. CDDO-Me (200nM) also killed >50% of cells in 3 out of 4 high-LONP1 expressing primary AML patient samples, but 10 of 10 tested primary AML samples with low levels of LONP1 were insensitive to the drug. Likewise, CDDO-Me induced mitochondrial protein aggregation in OCI-AML2 cells and in a primary AML patient sample with high LONP1 expression, while a primary AML patient sample with undetectable LONP1 expression showed no protein aggregation. In summary, the mitochondrial serine AAA+ protease LONP1 is over-expressed in a subset of AML cells and primary samples. The ATPase domain is necessary for LONP1's function in maintaining mitochondrial protein solubility. Selective inhibition of this domain leads to mitochondrial protein aggregation, impaired mitochondrial respiration and AML cell death. Thus, inhibiting the ATPase domain of LONP1 may be a novel therapeutic strategy for AML.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,002

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.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,233
Écart entre enseignants0,225 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
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