Regulation of HER1/2 receptor tyrosine kinases by RhoB-CNKSR1 complex

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H02763
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 東山 繁樹 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (60202272)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: HER2陽性乳がん / EGFR/HER2 / プロテインチロシンホスファターゼ / CNKSR1 / PTPRH / CUL3 ユビキチンリガーゼ / RhoB

Outline of Annual Research Achievements

肺がんや乳がんを代表とする多くの固形がんで、増殖因子EGFの受容体ファミリー分子Human EGF Receptor1~4 (HER1~4)の発現増幅や自己活性化変異が認められることから、これまでにHER1~4、特に HER1とHER2の制御剤が開発され、臨床応用に至っている。一方、正常細胞では、このHER活性化は一過性に起こり細胞増殖分裂周期を起動させた後、不活性化され、細胞分裂が連続的に起こるのを防ぐシステムを持つ。その鍵分子がプロテインチロシンホスファターゼ(PTP)である。 これまで HER1/2を不活性化するPTPが報告されてきたが、どのように時間・空間的に制御されているのか不明のままである。 我々はこれまでに、HER1/2の活性化を制御する分子として CUL3-KCTD10ユビキチン (Ub)E3リガーゼ複合体を同定し、これが RhoBをポリUb化し分解へと誘導することでHER1/2の活性化を誘導することを突き止めた。逆に、RhoBレベルを上昇させることで、HER1/2を不活性化し、HER2陽性乳がん細胞の過増殖を抑制出来ることを示した。さらに、RhoBが直接制御する鍵因子として CNKSR1を、RhoB-CNKSR1軸が制御するHER1/2標的PTPとしてPTPRHを同定した。2022年度はRhoBとPTPRHがCNKSR1のPHドメインに相互排他的に結合することを明らかにした上で、CNKSR1とPTPRHの結合をモニタリングする AlphaScreenシステムを構築した。これを用いて、CNKSR1とPTPRHの結合阻害活性を持つ低分子化合物のスクリーニングを行い、候補化合物を取得した。得られた低分子化合物は濃度依存的にHER2陽性乳がん細胞株SK-BR-3細胞のEGFR/HER2恒常的リン酸化を抑制するとともに、細胞増殖をも抑制することを示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

我々はこれまでに、HER1/2の活性化を制御する分子複合体軸として CUL3-KCTD10 Ubリガーゼ複合体その標的基質 RhoBをまず同定し、RhoBの標的分子として CNKSR1、さらにCNKSR1の標的分子として PTPRHを同定することで。CUL3-KCTD10-RhoB→CNKSR1-PTPRH→RhoB-CNKSR1→free PTPRH→HER1/2の不活性化＆細胞増殖抑制の分子軸を明らかにしてきた。この分子機構解明は、乳癌を含むHER1/2陽性癌細胞増殖抑制に向けCNKSR1-PTPRHの結合阻害剤が有効であることを強く示唆した。その上でCNKSR1とPTPRHの結合をモニタリングする AlphaScreenシステムを構築し、これを用いて、CNKSR1とPTPRHの結合阻害活性を持つ低分子化合物の取得に至った。得られた低分子化合物は濃度依存的にHER2陽性乳がん細胞株SK-BR-3細胞のEGFR/HER2恒常的リン酸化を抑制するとともに、細胞増殖をも抑制することを示した。

Strategy for Future Research Activity

PTPRH-CNKSR1相互作用を阻害する 低分子性化合物のスクリーニングをさらに進め、臨床応用可能な活性を持った化合物の取得を目指すとともに、得られる化合物の HER2陽性乳がんに対する抗腫瘍効果を、in vitro, in vivoの両方で検証する。