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Enregistrement W4405042283 · doi:10.1182/blood-2024-205308

The Mitochondrial Unfolded Protein Response (UPRmt) Is Upregulated in Acute Myeloid Leukemia (AML) and Inhibiting the UPRmt Protease, LONP1, Leads to Mitochondrial Protein Aggregation and Cell Death Selectively in AML

2024· article· en· W4405042283 sur OpenAlexaff
Matthew Tcheng, Véronique Voisin, Marcela Gronda, Rose Hurren, Dakai Ling, Yongran Yan, Lan-Xin Zhang, Yue Feng, Zaynab Mamai, Yulia Jitkova, Chaitra Sarathy, Andrea Arruda, Steven M. Kornblau, Mark D. Minden, Aaron D. Schimmer

Notice bibliographique

RevueBlood · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMitochondrial Function and Pathology
Établissements canadiensUniversity of TorontoPrincess Margaret Cancer CentreUniversity Health Network
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésUnfolded protein responseMyeloid leukemiaVenetoclaxMitochondrionProgrammed cell deathDownregulation and upregulationCancer researchApoptosisMyeloidLeukemiaBiologyCell biologyImmunologyGeneticsGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Compared to normal hematopoietic cells, AML are uniquely reliant on the mitochondria and its proteome for survival and proliferation. The mitochondrial proteome contains ~1100 unique proteins, of which all but 13 are encoded by nuclear DNA, translated in the cytoplasm and imported into the mitochondria. To measure mitochondrial protein import in AML and normal cells, we developed a novel assay to quantify the mitochondrial import of puromycin labeled proteins. Compared to normal cells, primary AML samples had a 10-fold increase in mitochondrial protein import. Likewise, expression of mitochondrial protein import genes were higher in AML compared to normal. Failure to properly process newly imported proteins into their mature forms leads to protein aggregation resulting in mitochondrial dysfunction. The mitochondrial unfolded protein response (UPRmt) pathway utilizes chaperones and proteases to cleave, fold and degrade newly imported and damaged proteins. Since there are no dedicated UPRmt gene sets in GO, KEGG, and Reactome databases, we curated a 39 gene signature that encompasses the components of UPRmt. UPRmt gene expression was increased in primary AML, compared to normal, and positively correlated with mitochondrial protein import gene expression. We next assessed the dependencies of UPRmt genes in 24 AML cell lines (DepMap database). Across shRNA and CRISPR screens, the mitochondrial AAA+ protease LONP1 was a top dependency. LONP1 is a serine protease that unfolds and degrades damaged or misfolded protein through its ATPase and protease domains, respectively. Compared to normal cells, LONP1 protein was increased >2-fold in 16/30 primary AML samples by immunoblotting. LONP1 was equally expressed across the molecular and cytogenetic AML subgroups in 730 primary AML samples by Reverse Phase Protein Array. LONP1 mRNA expression positively correlated with UPRmt and mitochondrial protein import gene expression. Through its ATPase activity, LONP1 acts in concert with mitochondrial chaperones to fold and solubilize newly imported mitochondrial proteins. We developed a novel confocal-based assay to measure mitochondrial protein aggregation using Proteostat, a dye that fluoresces when bound to aggregated proteins. We visualized the co-localization of Proteostat and the mitochondrial marker TOM20 with confocal microscopy and quantified the co-localization with HALO image analysis. Genetic depletion and chemical inhibition (Omaveloxolone and Bardoxolone methyl) of LONP1 increased mitochondrial protein aggregation in AML cell lines and primary AML samples with high LONP1 but not normal cells or AML samples with low LONP1 and low mitochondrial protein import. We confirmed the increase in mitochondrial protein aggregation after LONP1 inhibition using immunoblotting of LONP1 substrates in detergent-soluble and -insoluble fractions of mitochondrial lysates. We also demonstrated that the ATPase domain but not the proteolytic domain of LONP1 was necessary for mitochondrial protein solubility. Genetic depletion and chemical inhibition of LONP1 killed AML cell lines and primary AML samples. In primary AML, LONP1 expression positively correlated with sensitivity to LONP1 chemical inhibition or genetic depletion (Omaveloxolone (n= 16, R2=0.64); Bardoxolone methyl (n= 30, R2=0.65); LONP1 shRNA (n=9, R2=0.72)). We also discovered that the ATPase domain but not the proteolytic domain of LONP1 was necessary for AML viability. LONP1 knockdown decreased engraftment of AML lines and primary AML samples with high LONP1 into the marrow of NSG mice. Likewise, systemic treatment with Omaveloxolone and Bardoxolone methyl reduced AML growth in mice xenografted with AML cells and primary samples with high LONP1. Daily treatment of mice with Omaveloxolone and Bardoxolone methyl for 6 days increased mitochondrial protein aggregation in xenografted AML cells but not in normal mouse tissues, despite its cross-reactivity with murine LONP1. In summary, a subset of AML patients have increased mitochondrial protein import and upregulate UPRmt as a protective response. Targeting UPRmt and the processing of newly imported mitochondrial proteins at the level of LONP1 leads to increased mitochondrial protein aggregation and cell death in AML while sparing normal hematopoietic cells in vitro and in vivo.

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)0,000
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 enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,007
Tête enseignante GPT0,228
Écart entre enseignants0,221 · 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
Publié2024
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