DDX1 co-amplification confers collateral vulnerabilities in neuroblastoma
Creators: name: Bei, Yi
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: Neuroblastom
subject: DDX1
subject: Krebstherapie
subject: synthetische Letalität
subject: Neuroblastoma
subject: cancer therapy
subject: synthetic lethality
subject: 570 Biologie

description: Das Neuroblastom ist eines der häufigsten Tumoren im Kindesalter. Bei Hochrisko-Neuroblastomen weisen etwa 25 % der Patienten eine MYCN-Amplifikation auf. Die Behandlung dieser Patienten bleibt eine Herausforderung. Bei genauerer Betrachtung der amplifizierten Regionen umfasst diese große genomische Bereiche, die nicht nur MYCN, sondern auch Passagiergene und genregulatorische Elemente enthalten. Um MYCN-amplifizierte Neuroblastome zu behandeln, versuchten wir festzustellen, ob Co-Amplifikationen von Passagiergenen kollaterale therapeutische Vulnerabilitäten darstellen könnten. Durch die Analyse von Kopienzahl-Daten von 238 MYCN-amplifizierten Patienten identifizierten wir das DEAD-Box-Helicase-1 (DDX1)-Gen als ein Gen, welches häufig mit MYCN auf dem gleichen genomischen Fragment amplifiziert ist. Die Analyse eines CRISPR-Cas9-Funktionsverlust- Screens aus der Cancer Dependency Map, welche über 700 humanen Krebszelllinien beinhalten, zeigt, dass das Überleben von MYCN-amplifizierten Krebszellen mit DDX1-Co-Amplifikation von der gesteigerten Aktivität des mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) abhängt. Interaktionsproteomik identifizierte Dihydrolipoyl-S-Succinyltransferase (DLST), ein Bestandteil des Tricarboxylsäure (TCA)-Zyklusenzyms α-Ketoglutarat-Dehydrogenase (α-KGDH)-Komplexes, als Interaktionspartner von DDX1 in Mitochondrien. Lebendzell- Stoffwechselanalysen legten nahe, dass diese Interaktion die TCA-Aktivität beeinträchtigen und zu einer Anhäufung von α-Ketoglutarat (α-KG) führen kann, indem sie dessen Umwandlung in Succinyl-CoA stört. Die Anhäufung von α-KG verursacht metabolischen Stress und löst Zelltod aus, der durch eine gesteigerte mTORC1-Aktivität in Krebszellen kompensiert wird. Folglich führte die Störung der mTORC1-Funktion zu Zelltod, insbesondere in Zellen mit hoher DDX1-Kopienzahl. So kann die strukturell verknüpfte Co-Amplifikation eines Passagiergens (DDX1) und eines Onkogens (MYCN) auf dem gleichen Amplicon zu kollateralen Vulnerabilitäten bei Neuroblastomen führen.
description: Neuroblastoma is one of the most common childhood tumors. In high-risk neuroblastoma, around 25% of patients harbor MYCN amplification. Treating neuroblastoma patients with MYCN amplification remains challenging. Taking a closer look at MYCN-amplified regions, DNA amplification encompasses large genomic regions harboring not only MYCN but also containing passenger genes and gene regulatory elements. To treat MYCN-amplified neuroblastoma, we sought to determine whether passenger co-amplifications can create collateral therapeutic vulnerabilities. By analyzing copy number data from 238 MYCN-amplified patients, we identified the DEAD-Box Helicase 1 (DDX1) gene to be frequently co-amplified with MYCN on the same genomic fragment. Analysis of CRISPR-Cas9 loss-of-function screens from the Cancer Dependency Map across over 700 human cancer cell lines revealed that the survival of MYCN-amplified cancer cells with DDX1 co-amplification depends on the enhanced activity of the mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1). Interaction proteomics identified dihydrolipoamide S-succinyltransferase (DLST), a component of the tricarboxylic acid (TCA) cycle enzyme α-ketoglutarate dehydrogenase (α-KGDH) complex, as an interaction partner of DDX1 in mitochondria. Live-cell metabolomics suggested that this interaction can impair TCA activity and lead to the accumulation of α-ketoglutarate (α-KG) by interfering with its conversion to succinyl-CoA. Accumulation of α-KG, in turn, caused metabolic stress and triggered cell death, which was compensated for by enhanced mTORC1 activity in cancer cells. Consequently, disruption of mTORC1 function resulted in cell death, specifically in cells with an aberrantly high copy number of DDX1. Thus, structurally linked co-amplification of a passenger gene (DDX1) and an oncogene (MYCN) on the same amplicon can result in collateral vulnerabilities in neuroblastoma.