University of Southern California Dissertations and Theses

CAD-mediated metabolic reprogramming is regulated by innate immune kinases TBK1 and IKKβ

(USC Thesis Other)

CAD-mediated metabolic reprogramming is regulated by innate immune kinases TBK1 and IKKβ

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Content C A D - m e d i a t e d m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g i s r e g u l a t e d b y i n n a t e
i m m u n e k i n a s e s T B K 1 a n d I K K β
b y T a o l i n X i e
A T h e si s P r e se n t e d t o t h e
F A C U L T Y O F T H E U S C K E C K S C H O O L O F M E D I C I N E S C H O O L
U N I V E R S I T Y O F S O U T H E R N C A L I F O R N I A
I n P a r t i a l F u l f i l l m e n t o f t h e
R e q u i r e m e n t s f o r t h e D e g r e e
M A S T E R O F S C I E N C E
( M O L E C U L A R M I C R O B I O L O G Y A N D I M M U N O L O G Y )
A u g u st 2 0 2 2
C o p y r i g h t 2 0 2 2 T a o l i n X i e
i i
A c k n o w l e d g e m e n t s
I a m si n ce r e l y g r a t e f u l t o m y a d v i so r D r . P i n g h u i F e n g . W i t h o u t h i s p a t i e n t a n d
co n si st e n t g u i d a n ce , I co u l d h a r d l y f i n i sh t h i s t h e si s. A s a f r e sh m a n , I h a v e l e a r n e d a l o t
f r o m D r . F e n g , n o t o n l y i n t e r m s o f sci e n t i f i c ski l l s, b u t a l so a t t i t u d e s t o w a r d s sci e n t i f i c
st u d i e s. H i s se l f - d i sci p l i n e a n d m o t i v a t i o n ke p t i n sp i r i n g m e t o i m p r o v e m y se l f .
I w o u l d l i ke t o t h a n k D r . W e i m i n g Y u a n a n d D r . Ja m e s O u f o r sp e n d i n g t h e i r v a l u a b l e
t i m e a t t e n d i n g m y t h e si s co m m i t t e e . T h e i r co n st r u ct i v e q u e st i o n s a n d su g g e st i o n s
e n l i g h t e n e d m e t o t h i n k m o r e a b o u t m y p r o j e ct .
I w o u l d l i ke t o e x p r e ss m y g r a t i t u d e t o m y l a b co l l e a g u e s. D r . C h a o Q i n , D r .
Y o n g zh e n L i u , D r . Y o u l i a n g R a o a n d A l i C a n S a v a s p a t i e n t l y h e l p e d m e a l o t w i t h m y
e x p e r i m e n t s. D r . Q i n a l so h e l p e d m e p o l i sh t h e t h e si s. O u r p r e v i o u s l a b m e m b e r s, i . e . ,
C h i L i a n g , H a n so n g X i a a n d D r . A n j i e L u h a d co n st r u ct e d t h i s p r o j e ct a n d f i n i sh e d
f u n d a m e n t a l w o r k. L a st b u t n o t l e a st , I a m a l so g r a t e f u l t o o u r p r o g r a m d i r e ct o r D r . A x e l
S ch o n t h a l a n d st u d e n t se r v i ce a d v i so r M r s. K a r i n a R e ci n o s, f o r t h e i r a ssi st a n ce d u r i n g
m y st u d y .
`
i i i
T a b l e o f C o n t e n t s
A ckn o w l e d g e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i i
L i st o f t a b l e s a n d f i g u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
A b b r e v i a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i
A b st r a ct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i i
C h a p t e r 1 : B a ckg r o u n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 . 1 P a t t e r n r e co g n i t i o n r e ce p t o r p a t h w a ys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 . 2 R e g u l a t i o n s a n d f u n ct i o n s o f T B K 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1 . 3 R e g u l a t i o n s a n d f u n ct i o n s o f I K K β . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 . 4 C r o sst a l ks b e t w e e n g l yco l ysi s, v i r a l i n f e ct i o n a n d i m m u n e r e sp o n se . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1 . 4 . 1 H o w g l yco l ysi s r e g u l a t e s i m m u n e r e sp o n se . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1 . 4 . 2 V i r u s ca n h i j a ck g l yco l ysi s t o b e n e f i t t h e i r r e p l i ca t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1 . 4 . 3 H o w i m m u n e r e sp o n se r e g u l a t e s g l yco l ysi s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1 . 5 C r o sst a l k b e t w e e n n u cl e o t i d e m e t a b o l i sm , v i r a l i n f e ct i o n a n d i m m u n e
r e sp o n se . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0
1 . 5 . 1 N u cl e o t i d e s a r e i n v o l ve d i n v i r u s i n f e ct i o n a n d i m m u n i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0
1 . 5 . 2 B l o cka d e o f n u cl e o t i d e sy n t h e si s i s a n a n t i v i r a l st r a t e g y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
1 . 5 . 3 E m e r g i n g r o l e s o f G A T s i n t h e cr o sst a l k w i t h i m m u n e r e sp o n se . . . . . . . . . . . . . . 1 2
1 . 5 . 4 T r i f u n ct i o n a l e n z ym e C A D i s a n e w cr i t i ca l p l a y e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3
C h a p t e r 2 : M a t e r i a l s a n d m e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6
2 . 1 C e l l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6
2 . 2 R e a g e n t s a n d a n t i b o d i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6
2 . 3 C o n st r u ct i o n o f st a b l e ce l l l i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7
2 . 4 R e a l - t i m e P C R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8
2 . 5 T w o d i m e n si o n a l g e l e l e ct r o p h o r e si s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9
2 . 6 I m m u n o p r e ci p i t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9
2 . 7 I m m u n o b l o t t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0
2 . 8
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e t r a ci n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1
C h a p t e r 3 : R e su l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2
3 . 1 C A D - m e d i a t e d d i h y d r o o r o t a t e sy n t h e si s i s i n h i b i t e d u p o n i m m u n e a ct i v a t i o n . . 2 2
3 . 2 C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n i s b l o cke d d u r i n g i m m u n e a ct i v a t i o n . . . . . . . . . . . . 2 3
3 . 3 T B K 1 a n d I K K β ca n p h o sp h o r y l a t e C A D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4
3 . 4 T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D p h o sp h o r y l a t i o n su p p r e sse s C A D e n z ym a t i c
a ct i v i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6
`
i v
3 . 5 T B K 1 / I K K β i n h i b i t C A D a ct i v i t y i n co l o r e ct a l ca n ce r ce l l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8
C h a p t e r 4 : D i scu ssi o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
4 . 1 R o l e s o f T B K 1 i n t h e cr o sst a l k w i t h m e t a b o l i sm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
4 . 2 R e g u l a t i o n o f C A D a ct i v i t y i n ca n ce r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4
4 . 3 H o w ca n ce r ce l l s e v a d e C A D su p p r e ssi o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5
R e f e r e n ce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8
T a b l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2
F i g u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3
`
v
L i s t o f t a b l e s a n d f i g u r e s
T a b l e 1 . R T - P C R p r i m e r s u se d i n t h e r e se a r ch
5 2
F i g u r e 1 . C A D a ct i v i t y i s b l o cke d u p o n i m m u n e r e sp o n se
5 3
F i g u r e 2 . C A D i s p h sp h o r y l a t e d b y T B K 1 a n d I K K β
5 5
F i g u r e 3 . T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d p h o sp h o r y l a t i o n su p p r e sse s C A D e n z ym a t i c
a ct i v i t y
5 6
F i g u r e 4 . T B K 1 e x p r e ssi o n i s n e g a t i ve l y a sso ci a t e d w i t h g l yco l yt i c p a t h w a ys i n
cl i n i ca l co l o r e ct a l ca n ce r R N A se q d a t a
5 7
`
v i
A b b r e v i a t i o n s
A A l a n i n e
C A D C a r b a m o y l - p h o sp h a t e sy n t h e t a se , a sp a r t a t e t r a n sca r b a m o y l a se
a n d d i h y d r o o r o t a se
D A sp a r t a t e
D H O D i h yd r o o r o t a t e
E G l u t a m a t e
H K H e x o ki n a se
H S V - 1 H e r p e s si m p l e x v i r u s 1
I E F I so e l e ct r i c f o cu si n g
I F N I n t e r f e r o n
I K K β I n h i b i t o r o f n u cl e a r f a ct o r κB ki n a se β
I P I m m u n o p r e ci p i t a t i o n
K O K n o cko u t
L P S L i p o p o l y sa cch a r i d e
m T O R M a m m a l i a n t a r g e t o f r a p a m y ci n
N F - κB N u cl e a r f a ct o r κB
P R R P a t t e r n r e co g n i t i o n r e ce p t o r
S S e r i n e
S e V S e n d a i v i r u s
sh R N A S h o r t h a r i p i n R N A
T T h r e o n i n e
T B K 1 T A N K - b i n d i n g ki n a se 1
V S V V e s i cu l a r st o m a t i t i s v i r u s
W T W i l d - t y p e
v i i
A b s t r a c t
C a r b a m o y l - p h o sp h a t e sy n t h e t a se , A sp a r t a t e t r a n sca r b a m o y l a se a n d D i h y d r o o r o t a se
( C A D ) i s a t r i - f u n ct i o n a l e n z ym e ca t a l y zi n g t h e f i r st t h r e e st e p s o f d e n o vo p y r i m i d i n e
sy n t h e si s. W e h a v e p r e v i o u sl y r e p o r t e d t h a t C A D d e a m i d a t e s N F - κB t r a n scr i p t i o n a l
f a ct o r R e l A , w h i ch sh u n t s R e l A f r o m m e d i a t i n g i n f l a m m a t o r y r e sp o n se t o a e r o b i c
g l yco l ysi s. H e r e , w e r e p o r t t h a t C A D - m e d i a t e d p y r i m i d i n e sy n t h e si s a n d R e l A
d e a m i d a t i o n a r e b l o cke d u p o n i m m u n e r e sp o n se , i m p l i ca t i n g t h a t C A D e n z ym a t i c
a ct i v i t y i s su p p r e sse d b y i n n a t e i m m u n e si g n a l i n g p a t h w a ys . M e ch a n i st i ca l l y , T B K 1 a n d
I K K β ca n p h o sp h o r y l a t e C A D a t m u l t i p l e si t e s i n a n i m m u n e i n d u ci b l e - m a n n e r . B y
o v e r e xp r e ssi n g C A D m u t a n t s i n C A D - d e p l e t e d ce l l s, w e f o u n d t h a t T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d
C A D p h o sp h o r y l a t i o n ca n r e p r e ss C A D e n z ym a t i c a ct i v i t y . B e ca u se C A D p l a y s a cr u ci a l
r o l e i n t u m o r m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g , w e h y p o t h e si ze t h a t T B K 1 / I K K β a r e ca p a b l e o f
r e g u l a t i n g ca n ce r m e t a b o l i sm t h r o u g h su p p r e ssi n g C A D . S u r v e yi n g a p a n e l o f ca n ce r
ce l l l i n e s, w e d i sco v e r e d t h a t T B K 1 / I K K β ca n f u n ct i o n a s t u m o r - su p p r e sso r s i n co l o r e ct a l
ca n ce r ce l l s b y i m p a i r i n g C A D a ct i v i t y , w h i ch co n se q u e n t l y d a m p e n s R e l A d e a m i d a t i o n
a n d a e r o b i c g l yco l ysi s. T a ke n t o g e t h e r , o u r f i n d i n g s p l a ce C A D - m e d i a t e d m e t a b o l i c
r e p r o g r a m m i n g d o w n st r e a m o f i n n a t e i m m u n e d e f e n se , f o r g i n g a m e a n i n g f u l cr o sst a l k
b e t w e e n t w o f u n d a m e n t a l b i o l o g i ca l p r o ce sse s.
1
C h a p t e r 1 : B a c k g r o u n d
1 . 1 P a t t e r n r e c o g n i t i o n r e c e p t o r p a t h w a y s
I n n a t e i m m u n i t y i s a cr u ci a l a n d co n se r ve d d e f e n se l i n e a g a i n st m i cr o b e i n f e ct i o n i n
h u m a n . T h e m o l e cu l a r b a si s o f i n n a t e i m m u n i t y u n d e r l i e s ce l l u l a r si g n a l i n g p a t h w a ys
ca p a b l e o f d e t e ct i n g p a t h o g e n s a n d i n i t i a t i n g i m m u n e a ct i v a t i o n
1
. T h e f i r st e l e m e n t s o f
t h e se p a t h w a ys a r e u su a l l y p a t t e r n r e co g n i t i o n r e ce p t o r s ( P R R s) , w h i ch d e t e ct
p a t h o g e n s t h r o u g h se n si n g ce r t a i n p a t h o g e n - o r i g i n a t e d m o l e cu l e s kn o w n a s
p a t h o g e n - a sso ci a t e d m o l e cu l a r p a t t e r n s ( P A M P s)
2
. T o d a t e , m u l t i p l e P A M P s h a v e b e e n
i d e n t i f i e d , i n cl u d i n g cy t o so l i c D N A , d o u b l e st r a n d R N A ca r r yi n g 5 ’ - t r i o r d i - p h o sp h a t e
m o i e t i e s , l i p o p o l ysa cch a r i d e ( L P S ) , b a ct e r i a f l a g e l l a , l i p o p r o t e i n a n d p e p t i d o g l y ca n s
3 , 4
.
H o st - d e r i ve d m o l e cu l e s ca n a l so a ct a s P R R l i g a n d s, w h i ch a r e u su a l l y r e l e a se d u p o n
t i ssu e d a m a g e a n d kn o w n a s d a n g e r - a sso ci a t e d m o l e cu l a r p a t t e r n s ( D A M P s)
5
. B a se d
o n t h e i r st r u ct u r e co m p o si t i o n a n d f u n ct i o n s, P R R s ca n b e d i v i d e d i n t o d i f f e r e n t f a m i l i e s,
su ch a s t o l l - l i ke r e ce p t o r s ( T L R s) , t y p e C - l e ct i n - l i ke r e ce p t o r s ( C L R s) , n u cl e o t i d e - b i n d i n g
o l i g o m e r i z a t i o n d o m a i n ( N O D ) - l i ke r e ce p t o r s ( N L R s) , r e t i n o i c a ci d - i n d u ci b l e g e n e - I
( R I G - I ) l i ke r e ce p t o r s ( R L R s) a n d D N A se n so r s
6
. T h e st u d y o f P R R - i n d u ce d si g n a l
t r a n sd u ct i o n p a t h w a ys h a s l o n g b e e n a h o t t o p i c, a s i t sh e d s l i g h t o n n o t o n l y i m m u n e
r e sp o n se , b u t a l so o t h e r p a t h o l o g i ca l e v e n t s u n d e r p i n n i n g m u l t i p l e h u m a n d i se a se s
su ch a s ca n ce r
7
, A l z h e i m e r ’ s d i se a se
8
a n d a u t o i m m u n e d i se a se s
9
. H e n ce , i t i s o f g r e a t
2
sci e n t i f i c a n d t r a n sl a t i o n a l v a l u e t o e l u ci d a t e t h e f u n ct i o n s o f P R R - si g n a l i n g p a t h w a ys.
I n t h e b a t t l e b e t w e e n h o st a n d v i r u s, a v i r u s i s u su a l l y d e t e ct e d b y P R R s
r e co g n i z i n g n u cl e i c a ci d . C a n o n i ca l R N A r e ce p t o r s co n si st o f T L R 3 / 7 / 8 a n d R L R f a m i l y
m e m b e r s su ch a s R I G - I , i n t e r f e r o n i n d u ce d w i t h h e l i ca se C d o m a i n 1 ( I F I H 1 / M D A 5 ) a n d
D H e X h e l i ca se 5 8 ( D H X 5 8 / L G P 2 )
1 0
. D N A r e ce p t o r s ca n b e cl a ssi f i e d a cco r d i n g t o t h e i r
su b ce l l u l a r l o ca l i z a t i o n . K n o w n cy t o so l i c D N A se n so r i n cl u d e s cy cl i c G M P - A M P
sy n t h a se ( cG A S ) , a b se n t i n m e l a n o m a 2 ( A I M 2 ) a n d d e a d - b o x h e l i ca se 4 1 ( D D X 4 1 ) ,
w h i l e i n t e r f e r o n g a m m a i n d u ci b l e p r o t e i n 1 6 ( I F I 1 6 ) a n d h e t e r o g e n o u s n u cl e a r
r i b o n u cl e o p r o t e i n A 2 / B 1 ( h n R N P A 2 B 1 ) a r e r e p o r t e d n u cl e a r D N A se n so r s
1 1 , 1 2
. T h e r e a r e
a l so so m e n o n - ca n o n i ca l v i r a l se n so r s t h a t r e co g n i z e v i r a l p r o t e i n s. F o r i n st a n ce ,
n u cl e a r m a t r i x p r o t e i n N O N O ca n d e t e ct h u m a n i m m u n o d e f i ci e n cy v i r u s- 1 ( H I V - 1 )
ca p si d p r o t e i n a n d t h e n a ct i v a t e cG A S
1 3
. L P S r e ce p t o r T L R 4 a l so se r v e s a s a d e t e ct o r o f
S A R S - C o V - 2 S p i ke p r o t e i n
1 4
. T h e si g n a l t r a n sd u ct i o n o f n u cl e i c a ci d se n so r s i s g e n e r a l l y
sp e ci f i e d b y t h e i r a d a p t o r p r o t e i n s
1 5
. R L R s u su a l l y a ct i v a t e m i t o ch o n d r i a l a n t i v i r a l
si g n a l i n g p r o t e i n ( M A V S )
1 6
, w h i l e st i m u l a t o r o f i n t e r f e r o n g e n e ( S T I N G ) i s t h e
d o w n st r e a m o f m o st D N A se n so r s
1 7
. T h e se a d a p t o r p r o t e i n s ca n b e t r i g g e r e d b y e i t h e r
d i r e ct b i n d i n g o r b y se co n d m e sse n g e r m o l e cu l e s l i ke 2 ’ , 3 ’ - cy cl i c G A M P sy n t h e si z e d b y
cG A S t o a ct i v a t e S T I N G
1 8
. A d a p t o r p r o t e i n s t h e n r o u t e si g n a l s i n t o t w o cr i t i ca l a r m s : t a n k
b i n d i n g ki n a se - 1 ( T B K 1 ) a n d I κB ki n a se β ( I K K β )
5 , 1 8 , 1 9
. I n t h e ca se o f T L R s p a t h w a ys,
I K K β a n d T B K 1 a r e a ct i v a t e d v i a t w o a d a p t o r s: M ye l o i d d i f f e r e n t i a t i o n p r i m a r y r e sp o n se
3
p r o t e i n ( M yD 8 8 ) a n d T I R d o m a i n - co n t a i n i n g a d a p t e r m o l e cu l e 1 ( T I C A M 1 / T R I F ) ,
r e sp e ct i ve l y
2 0
.
1 . 2 R e g u l a t i o n s a n d f u n c t i o n s o f T B K 1
U p o n a ct i v a t i o n b y t h e u p st r e a m a d a p t o r s, T B K 1 p h o sp h o r y l a t e s i n t e r f e r o n
r e g u l a t o r y f a ct o r 3 ( I R F 3 ) a t se r i n e 3 9 6 , w h i ch t h e n h o m o d i m e r i z e s a n d t r a n sl o ca t e s i n t o
n u cl e u s t o i n i t i a t e t y p e - I i n t e r f e r o n ( I F N ) g e n e t r a n scr i p t i o n
2 1
. T y p e - I I F N s a r e se cr e t o r y
p o l y p e p t i d e s t h a t e v o ke a n a n t i v i r a l p r o g r a m i n r e ci p i e n t ce l l s
2 2
. I F N r e ce p t o r s ca n r e cr u i t
j a n u s ki n a se 1 ( JA K 1 ) a n d n o n - r e ce p t o r t y r o si n e - p r o t e i n ki n a se ( T Y K 2 ) , w h i ch t h e r e b y
p h o sp h o r y l a t e si g n a l t r a n sd u ce r a n d a ct i v a t o r o f t r a n scr i p t i o n 1 / 2 ( S T A T 1 / 2 ) . S T A T 1 / 2
u n d e r g o h e t e r o d i m e r i z a t i o n a n d b i n d t o I R F 9 , f o r m i n g a co m p l e x n a m e d I S G F 3
2 2
. T h i s
co m p l e x i s r e sp o n si b l e f o r m e d i a t i n g t h e t r a n scr i p t i o n o f i n t e r f e r o n - st i m u l a t e d g e n e s
( I S G s) , w h i ch e n co d e a se r i e s o f a n t i v i r a l p r o t e i n s d i sr u p t i n g v i r a l i n f e ct i o n a t m u l t i p l e
st a g e s o f v i r u s l i f e cy cl e
2 3
. T h e r e a r e a l so so m e n o n - I R F 3 su b st r a t e s o f T B K 1 , t h r o u g h
w h i ch i t e x e r t s m o r e p r o f o u n d a n t i v i r a l e f f e c t s. S T I N G i s p h o sp h o r y l a t e d b y T B K 1 a t
se r i n e 3 6 6 , w h i ch i s r e q u i r e d f o r T B K 1 - S T I N G i n t e r a ct i o n
2 4
. A d e n o si n e N 6 - m e t h y l
t r a n sf e r a se M E T T L 3 ca n b e p h o sp h o r y l a t e d a n d a ct i v a t e d b y T B K 1 , f a ci l i t a t i n g m
6
A
m o d i f i ca t i o n t o st a b i l i z e I R F 3 m R N A
2 5
. A n a u t o p h a g y - d e p e n d e n t n e g a t i ve f e e d b a ck o f
cG A S - S T I N G p a t h w a y i s a l so e st a b l i sh e d t h r o u g h T B K 1 , w h i ch p h o sp h o r y l a t e s
a u t o p h a g y a d a p t o r p r o t e i n p 6 2 / S Q S T M 1 t o p r o m o t e a u t o p h a g i c d e g r a d a t i o n o f S T I N G
2 6
.
4
T B K 1 - i n d u ce d a u t o p h a g y ca n a l so co n t r i b u t e t o t h e cl e a r a n ce o f i n t r a ce l l u l a r b a ct e r i a
2 7
.
T B K 1 d e m o n st r a t e s d i v e r se r e g u l a t o r y e f f e c t s o n f u n d a m e n t a l b i o l o g i ca l p r o ce ss e s
b e y o n d a n t i v i r a l i m m u n i t y . B e si d e s p 6 2 , T B K 1 ca n p h o sp h o r y l a t e a se r i e s o f
a u t o p h a g y- a sso ci a t e d p r o t e i n s t o p r o m o t e a u t o p h a g y , i n cl u d i n g o p t i n e u r i n ( O P T N ) ,
N D P 5 2 a n d T A X 1 B P 1
2 8 - 3 0
. R a b 7 a i s a n o t h e r T B K 1 su b st r a t e , t h r o u g h w h i ch T B K 1
a ct i v a t e s P I N K 1 a n d m i t o p h a g y , a sp e ci a l f o r m o f a u t o p h a g y t h a t r e m o v e s d a m a g e d
m i t o ch o n d r i a
3 1
. N o t a b l y , P I N K 1 ca n t r i g g e r T B K 1 a ct i v i t y a n d se q u e st e r T B K 1 a t
d a m a g e d m i t o ch o n d r i a , i m p l i ca t i n g a p o si t i v e f e e d b a ck l o o p
3 2
. T B K 1 ca n b e sp e ci f i ca l l y
a ct i v a t e d a t m i t o si s t o p h o sp h o r y l a t e m i t o si s ki n a se P L K 1 , ce n t r o so m e co m p o n e n t s
N U M A a n d C E P 1 7 0
3 3 , 3 4
. I n t h i s ca se , T B K 1 i s ce n t r o so m e - l o ca l i z e d a n d a ct s a s a cr u ci a l
ch e ckp o i n t f o r G 2 / M t r a n si t i o n . I n ca n ce r , T B K 1 e x e r t s a r o l e o f ‘ d o u b l e - e d g e d sw o r d ’ .
O n o n e h a n d , i n t r a t u m o r a l T B K 1 - m e d i a t e d I R F 3 a c t i v a t i o n i s e sse n t i a l f o r i n t e r f e r o n
p r o d u ct i o n a n d a n t i - t u m o r i m m u n i t y
3 5
. O n t h e o t h e r h a n d , T B K 1 ca n a ct i v a t e m u l t i p l e
o n co g e n i c si g n a l i n g s t h r o u g h d i r e ct p h o sp h o r y l a t i o n , i n cl u d i n g m a m m a l i a n t a r g e t o f
r a p a m y ci n co m p l e x 1 / 2 ( m T O R C 1 / 2 )
3 6 , 3 7
, p r o t e i n ki n a se B ( P K B / A kt )
3 8 - 4 0
, a n d N F - κB
t r a n scr i p t i o n a l co - a ct i v a t o r c- R e l
4 1
. C e l l d e a t h - a sso ci a t e d ki n a se R I P K 1 i s
p h o sp h o r y l a t e d a n d i n h i b i t e d b y T B K 1 , w h i ch p r o m o t e s ce l l su r v i va l
4 2
. I n t e r m s o f m T O R ,
T B K 1 - m e d i a t e d p h o sp h o r y l a t i o n o f m T O R u p st r e a m R a p t o r ca n a l so i n h i b i t m T O R
a ct i v i t y , su g g e st i n g a co m p l e x r o l e o f T B K 1 i n r e g u l a t i n g m T O R
4 3
.
5
1 . 3 R e g u l a t i o n s a n d f u n c t i o n s o f I K K β
N E M O - I K K α - I K K β co m p l e x i s a n o t h e r a r m d o w n st r e a m o f P R R s p a t h w a y a d a p t o r s.
I n t h e ca n o n i ca l p a t h w a y , M A V S a n d S T I N G - m e d i a t e d I K K β a ct i v a t i o n r e q u i r e s
E 3 - u b i q u i t i n l i g a se T N F r e ce p t o r - a sso ci a t e d f a ct o r 6 ( T R A F 6 )
1 9 , 4 4
. T L R s p a t h w a y
a d a p t o r M Y D 8 8 ca n r e cr u i t T R A F 6 / I R A K 2 / I R A K 4 t o f o r m a si g n a l o so m e w h i ch f u r t h e r
a ct i v a t e s N E M O - I K K s co m p l e x t h r o u g h T A K 1
4 5
. I K K β t h e n p h o sp h o r y l a t e s N F - κB
i n h i b i t o r - α ( I κB α ) , r e su l t i n g i n u b i q u i t i n a t i o n a n d p r o t e a so m a l d e g r a d a t i o n o f t h e l a t t e r .
N F - κB t r a n scr i p t i o n a l f a ct o r R e l A ( a l so kn o w n a s p 6 5 ) i s t h e n r e l e a se d f r o m I κB α a n d
h e t e r o d i m e r i z e s w i t h i t s co - f a ct o r p 5 0
4 6
. N o t a b l y , t h e p r e cu r so r o f p 5 0 i s a n o t h e r I κB
p r o t e i n p 1 0 5 ( N F K B 1 ) , w h i ch i s p h o sp h o r y l a t e d b y I K K β a n d co n se q u e n t l y p r o ce sse d t o
t h e a ct i v e f o r m
4 7
. T h i s co m p l e x f u r t h e r t r a n sl o ca t e s i n t o n u cl e u s a n d f a ci l i t a t e s
N F - κB - r e sp o n si v e g e n e s t r a n scr i p t i o n , i n cl u d i n g a se r i e s o f i m m u n e g e n e s su ch a s
cy t o ki n e s, ch e m o ki n e s a n d co m p l e m e n t s, w h i ch co n t r i b u t e t o t h e a m p l i f i ca t i o n o f
i n f l a m m a t i o n
4 8
.
L i ke T B K 1 , a se r i e s o f n o n - i m m u n e su b st r a t e s o f I K K β h a v e b e e n i d e n t i f i e d . I K K β i s
i n v o l ve d i n p r o m o t i o n o f D N A r e p a i r b y p h o sp h o r y l a t i n g A T M
4 9
. M i t o si s a l so r e q u i r e s t h e
r e g u l a t i o n b y I K K β , i n w h i ch i t p h o sp h o r y l a t e s A u r o r a ki n a se A ( A U R K A ) t o f i n e - t u n e i t s
a ct i v i t y
5 0
. L o ss o f I K K β r e su l t s i n a b e r r a n t A U R K A a ccu m u l a t i o n a n d sp i n d l e d e f e ct s. I n
t u m o r s , I K K β u su a l l y a ct s a s a n o n co g e n i c f a ct o r . T u m o r su p p r e sso r s p 5 3 a n d p 1 6 ca n
6
b e p h o sp h o r y l a t e d b y I K K β , l e a d i n g t o d e g r a d a t i o n a n d i n a ct i v a t i o n
5 1 , 5 2
. I K K β - m e d i a t e d
p h o sp h o r y l a t i o n o f a n o t h e r t u m o r su p p r e sso r F O X O 3 a r e su l t s i n i t s cy t o p l a sm i c
r e t e n t i o n , i m p a i r i n g i t s t u m o r su p p r e ssi v e f u n ct i o n a s a t r a n scr i p t i o n a l f a ct o r
5 3
. I K K β a l so
a i d s ca n ce r ce l l s t o p r e v e n t a p o p t o si s b y p h o sp h o r y l a t i n g a n d i n h i b i t i n g p r o - a p o p t o t i c
p r o t e i n B A D
5 4
.
1 . 4 C r o s s t a l k s b e t w e e n g l y c o l y s i s , v i r a l i n f e c t i o n a n d i m m u n e
r e s p o n s e
I t i s g e n e r a l l y r e g a r d e d t h a t P R R s p a t h w a ys e x e r t d e f e n d i n g f u n ct i o n s t h r o u g h
i n d u ci n g i n t e r f e r o n a n d cy t o ki n e e x p r e ssi o n , r e cr u i t i n g a n d a ct i v a t i n g i m m u n e ce l l s,
co o r d i n a t i n g a d a p t i ve i m m u n i t y , a n d r e g u l a t i n g ce l l d e a t h
5 5
. A ccu m u l a t i n g e v i d e n ce
h i g h l i g h t s t h a t m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g i n d u ce d b y i n n a t e i m m u n i t y i s a n o t h e r st r a t e g y
t o f i g h t a g a i n st i n f e ct i o n , a t o p i c kn o w n a s ‘ i m m u n o m e t a b o l i sm ’
5 6
. T h e si g n i f i ca n ce o f
i m m u n e - i n d u ce d m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g ca n b e a t t r i b u t e d t o f o l l o w i n g a sp e ct s: O n
o n e h a n d , h o st i m m u n e r e sp o n se i s t i g h t l y r e g u l a t e d b y m e t a b o l i sm , a s so m e
m e t a b o l i t e s o r m e t a b o l i c e n z ym e s p o sse ss i m m u n o - m o d u l a t o r y e f f e c t s. A ct i v i t y o f
i m m u n e ce l l s i s a l so h i g h l y d e p e n d e n t o n t h e i r m e t a b o l i c st a t e
5 7
. O n t h e o t h e r h a n d ,
p a t h o g e n s, e sp e ci a l l y v i r u s t h a t h e a v i l y r e l y o n h o st r e so u r ce s, ca n m a n i p u l a t e h o st
m e t a b o l i sm t o b e n e f i t t h e i r su r v i va l
5 8
. A s t h e r e su l t , m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g m a y
u n d e r p i n i m m u n e r e sp o n se a n d r e st r i ct p a t h o g e n i n f e ct i o n .
7
1 . 4 . 1 H o w g l y c o l y s i s r e g u l a t e s i m m u n e r e s p o n s e
G l y co l ysi s i s a 1 0 - st e p p r o ce ss i n w h i ch g l u co se i s ca t a b o l i z e d i n t o p y r u va t e . I n t h i s
p r o ce ss, 2 m o l e cu l e s o f A T P a r e y i e l d e d w h e n o n e m o l e cu l e o f g l u co se i s co n v e r t e d i n t o
t w o m o l e cu l e s o f p y r u va t e . W i t h a b u n d a n t o x yg e n a v a i l a b l e , p y r u va t e t r a n sl o ca t e s t o
m i t o ch o n d r i a a n d i s o x i d i ze d t o a ce t y l - C o A , w h i ch e n t e r s T C A cy cl e t o p r o d u ce a b u n d a n t
A T P
5 9
. W h e n t h e r e i s n o t e n o u g h o x yg e n , p y r u va t e i s co n v e r t e d i n t o l a ct a t e . H o w e ve r ,
e v e n i n t h e p r e se n ce o f o x yg e n , f a st - p r o l i f e r a t i n g ce l l s st i l l t e n d t o u se g l yco l ysi s t o d r i ve
e n e r g y p r o d u ct i o n a n d g e n e r a t e l a ct a t e , w h i ch i s kn o w n a s ‘ W a r b u r g e f f e c t ’
6 0
.
G l y co l ysi s h a s b e e n i d e n t i f i e d a s a cr u ci a l r e g u l a t o r o f i m m u n e r e sp o n se . L a ct a t e
a n d g l yco l yt i c e n z ym e h e x o ki n a se - 2 ( H K 2 ) , w h i ch ca t a l y ze s t h e f i r st st e p o f g l yco l ysi s,
ca n b i n d t o a n d i m p a i r R L R s p a t h w a y a d a p t o r p r o t e i n M A V S
6 1 , 6 2
. U p o n m e t a b o l i c sh i f t t o
g l yco l ysi s, t r a n scr i p t i o n a l f a ct o r N r f 2 b i n d s t o a n d d e g r a d e s T M E M 1 7 3 m R N A w h i ch
e n co d e s S T I N G , t h u s i n h i b i t i n g cG A S - m e d i a t e d D N A - se n si n g a n d d o w n st r e a m
si g n a l i n g
6 3
. I n t h e ca se o f i n f l a m m a so m e , g l yco l ysi s ca n e n h a n ce t h e a ct i v i t y o f N L R
f a m i l y p y r i n d o m a i n co n t a i n i n g 3 ( N L R P 3 ) a n d A I M 2 i n f l a m m a so m e
6 4 - 6 6
. M e ch a n i st i ca l l y ,
p r o t e i n ki n a se R i s a ct i v a t e d b y p y r u va t e ki n a se P K M 2 , w h i ch i s r e q u i r e d f o r
N L R P 3 - m e d i a t e d p r e - I L - 1 β cl e a v a g e
6 6
. L a ct a t e a l so p r o m o t e s a ce t y l a t i o n o f h i g h
m o b i l i t y g r o u p p r o t e i n B 1 ( H M G B 1 ) , e n h a n ci n g i t s r e l e a se i n t o e x t r a ce l l u l a r sp a ce s
8
w h e r e i t a ct i v a t e s T L R 4 t o a u g m e n t i n f l a m m a t i o n
6 7 , 6 8
. H K 2 h a s b e e n i d e n t i f i e d a s a P R R
t h a t r e co g n i z e s p e p t i d o g l y ca n , w h i ch d i sa sso ci a t e s f r o m m i t o ch o n d r i a a n d a ct i v a t e
N L R P 3 u p o n p e p t i d o g l y ca n d e t e ct i o n
6 9
. B l o cka d e o f g l u co se u p t a ke o r g l yco l ysi s
i n h i b i t i o n w i l l a l so l e a d t o H K 2 d i sa sso ci a t i o n a n d co n co m i t a n t a ct i v a t i o n o f N L R P 3 .
T h e se r e se a r ch e s co l l e ct i v e l y su g g e st t h a t b o t h a ct i v a t i o n a n d i n h i b i t i o n o f g l yco l ysi s a r e
a b l e t o t r i g g e r i n f l a m m a so m e a ct i v a t i o n .
1 . 4 . 2 V i r u s c a n h i j a c k g l y c o l y s i s t o b e n e f i t t h e i r r e p l i c a t i o n
M a n y t y p e s o f v i r u s h a v e b e e n r e p o r t e d t o sh i f t h o st m e t a b o l i sm t o w a r d s a e r o b i c
g l yco l ysi s, w h i ch sa t i sf i e s t h e d e m a n d f o r r a p i d e n e r g y p r o d u ct i o n . M e t a b o l i c
i n t e r m e d i a t e s t h a t ca n f u e l o t h e r m e t a b o l i sm p a t h w a ys a r e a l so a r o u se f r o m g l yco l ysi s,
f u r t h e r p r o m o t i n g v i r a l r e p l i ca t i o n
7 0
. S A R S - C o V - 2 ca n a ct i v a t e m a m m a l i a n t a r g e t o f
r a p a m y ci n ( m T O R ) a n d h y p o x i a - i n d u ci b l e f a ct o r ( H I F ) p a t h w a y t o e l e v a t e t h e e x p r e ssi o n
o f g l yco l yt i c g e n e s
7 1 , 7 2
. O l i g o m e r i z a t i o n o f P K M 2 i s m o d u l a t e d b y H e p a t a t i s B v i r u s ( H B V )
t o r e g u l a t e ca r b o n f l u x
7 3
. H B V a l so t a ke s a d v a n t a g e o f g l yco l ysi s- m e d i a t e d M A V S
i n h i b i t i o n t o e v a d e i m m u n e r e sp o n se
7 4
. H S V - 1 ca n a ct i v a t e 6 - p h o sp h o f r u ct o - 1 - ki n a se
( P F K - 1 ) t o su p p o r t g l yco l ysi s
7 5
. M e a n w h i l e , T C A cy cl e i s d i sr u p t e d b y H S V - 1 t o d i r e ct
ca r b o n f l u x i n t o n u cl e o t i d e sy n t h e si s
7 6
. O n co g e n i c K a p o si ’ s S a r co m a - a sso ci a t e d
h e r p e sv i r u s ( K S H V ) a n d E p st e i n - B a r r v i r u s ( E B V ) a l so d e p l o y m u l t i p l e st r a t e g i e s t o
h i j a ck g l yco l ysi s, w h i ch co n t r i b u t e t o v i r u s- m e d i a t e d ce l l u l a r t r a n sf o r m a t i o n
7 7 - 8 0
.
9
1 . 4 . 3 H o w i m m u n e r e s p o n s e r e g u l a t e s g l y c o l y s i s
T h e r e f o r e , r e st r i ct i o n o f g l yco l ysi s ca n b e a d e f e n si ve m e ch a n i sm i n v i r u s- i n f e ct e d
ce l l s. D e p l e t i n g i n t e r f e r o n r e ce p t o r s i n U su t u v i r u s - i n f e ct e d ce l l s r o b u st l y b o o st s
g l yco l ysi s
8 1
. N u cl e u s v i r a l D N A se n so r I F I 1 6 i m p a i r s g l yco l ysi s d u r i n g H C M V i n f e ct i o n
t h r o u g h d o w n - r e g u l a t i n g g l u co se t r a n sp o r t e r G L U T 4 g e n e t r a n scr i p t i o n
8 2
. S i m i l a r
p h e n o t y p e s h a v e b e e n o b se r v e d i n b a ct e r i a l i n f e ct i o n . I n t e r f e r o n t r e a t m e n t ca n co n st r a i n
g l yco l ysi s i n M . t u b e r cl o si s - i n f e ct e d m a cr o p h a g e s
8 3
a n d C . t r a ch o m a t i s - i n f e ct e d e p i t h e l i a l
ce l l s
8 4
. A t m o l e cu l a r l e v e l , i n t e r f e r o n - i n d u ci b l e u b i q u i t i n - l i ke m o l e cu l e I S G 1 5 ca n m o d i f y
m u l t i p l e g l yco l yt i c e n z ym e s a n d i n h i b i t t h e i r a ct i v i t y
8 5
. A n o t h e r i n t e r f e r o n - st i m u l a t e d
e n z ym e i n d o l e a m i n e 2 , 3 - d i o x yg e n a se 1 ( I D O 1 ) b l o cks H I F 1 β - m e d i a t e d g l yco l yt i c g e n e s
t r a n scr i p t i o n t h r o u g h t r y p t o p h a n ca t a b o l i sm , b y w h i ch A H R i s a ct i v a t e d t o se q u e st e r
H I F 1 β f r o m i t s co - f a ct o r s
8 6
. U n d e r g l u t a m i n e d e p r i va t i o n , I K K β ca n p h o sp h o r y l a t e a n d
i n h i b i t g l yco l yt i c e n z ym e 6 - p h o sp h o f r u ct o - 2 - ki n a se / f r u ct o se - 2 , 6 - b i p h o sp h a t a se 3
( P F K F B 3 )
8 7
. P F K F B 3 i s f o u n d t o b e r e q u i r e d f o r T N F - α - i n d u ce d N F - κB a ct i v a t i o n i n
e p i t h e l i a l ce l l s w i t h u n kn o w n m e ch a n i sm
8 8
, su g g e st i n g a n e g a t i v e f e e d b a ck l o o p
b e t w e e n t h i s e n z ym e a n d N F - κB .
U n d e r ce r t a i n ci r cu m st a n ce s, i n n a t e i m m u n e p a t h w a ys ca n a l so co n t r i b u t e t o
g l yco l ysi s. T C A cy cl e i n t e r m e d i a t e α - ke t o g l u t a r a t e ca n a ct a s a n I K K β a g o n i st , e l i ci t i n g
1 0
N F - κB a ct i v a t i o n t h a t t r a n scr i p t i o n a l l y u p - r e g u l a t e s g l u co se t r a n sp o r t e r G L U T 1 t o su st a i n
g l yco l ysi s i n g l i o b l a st o m a
8 9
. H K 2 i s ch a r a ct e r i ze d a s a t r a n scr i p t i o n a l t a r g e t o f ca n o n i ca l
N F - κB p a t h w a y , w h i ch d r i v e s m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g i n sa r co m a a n d p r i m a r y ce n t r a l
n e r v o u s sy st e m l y m p h o m a
9 0 , 9 1
. M A V S - H K 2 i n t e r a ct i o n i s cr u ci a l f o r H K 2 m i t o ch o n d r i a
l o ca l i z a t i o n a n d e n z ym a t i c a ct i v i t y
9 2
. A l l t h e se r e su l t s co l l e ct i v e l y d e p i ct a co m p l i ca t e d
cr o sst a l k n e t w o r k b e t w e e n g l yco l ysi s a n d i n n a t e i m m u n e p a t h w a ys .
1 . 5 C r o s s t a l k b e t w e e n n u c l e o t i d e m e t a b o l i s m , v i r a l i n f e c t i o n a n d
i m m u n e r e s p o n s e
1 . 5 . 1 N u c l e o t i d e s a r e i n v o l v e d i n v i r u s i n f e c t i o n a n d i m m u n i t y
C r o sst a l k b e t w e e n n u cl e o t i d e m e t a b o l i sm a n d i n n a t e i m m u n i t y h a s b e e n a n o t h e r
r i si n g h o t t o p i c. N u cl e o t i d e sy n t h e si s co n si st s o f d e n o vo sy n t h e si s p a t h w a y a n d sa l v a g e
p a t h w a y , w h i ch u t i l i z e sm a l l m o l e cu l e s a n d p r e - e x i st e d n u cl e o t i d e m e t a b o l i t e s a s
p r e cu r so r s, r e sp e ct i v e l y
9 3
. A t m e t a b o l i t e s l e v e l , n u cl e o t i d e m e t a b o l i t e s ca n m o d u l a t e
i m m u n e r e sp o n se e i t h e r d i r e ct l y o r i n d i r e ct l y . I m b a l a n ce b e t w e e n p u r i n e a n d p y r i m i d i n e
n u cl e o t i d e i n ce l l u l a r n u cl e o t i d e p o o l ca u se s g e n o m e D N A d a m a g e o r m i t o ch o n d r i a l
D N A l e a ka g e , b o t h o f w h i ch ca n a ct i v a t e cy t o so l i c D N A se n si n g p a t h w a ys
9 4 , 9 5
.
E x t r a ce l l u l a r p u r i n e m e t a b o l i t e a d e n o si n e su p p r e sse s T ce l l s a n d N K ce l l s a ct i v i t y
9 6
a n d
i n d u ce s i m m u n e ch e ckp o i n t g e n e s e x p r e ssi o n i n t u m o r ce l l s v i a a d e n o si n e r e ce p t o r
1 1
p a t h w a ys
9 7
. A l t e r a t i o n o f a d e n o si n e l e v e l i s a sso ci a t e d w i t h t h e p r o g r e ssi o n o f si m i a n
i m m u n o d e f i ci e n cy v i r u s ( S I V ) i n f e ct i o n b y r e g u l a t i n g i n f l a m m a t o r y r e sp o n se
9 8
.
A d e n o si n e r e ce p t o r p a t h w a y i s a l so a b l e t o i n d u ce t h e l yt i c r e p l i ca t i o n o f E B V
9 9
. B e ca u se
n u cl e o t i d e s a r e b a si c m a t e r i a l s f o r v i r a l g e n o m e r e p l i ca t i o n a n d v i r a l g e n e e x p r e ssi o n ,
so m e v i r u s ca n h i j a ck h o st n u cl e o t i d e sy n t h e si s t o su p p o r t t h e i r r e p l i ca t i o n . H u m a n
cy t o m e g a l o v i r u s ( H C M V ) a ct i v a t e s p y r i m i d i n e n u cl e o t i d e sy n t h e si s t o f u e l U D P - su g a r
sy n t h e si s, w h i ch su p p o r t s v i r a l g l yco p r o t e i n p r o d u ct i o n
1 0 0
. E B V d r i ve s a b e r r a n t a ct i v a t i o n
o f o n e - ca r b o n u n i t m e t a b o l i sm t o su st a i n d e n o vo p u r i n e sy n t h e si s
1 0 1
, a n d e l e v a t e s t h e
e x p r e ssi o n o f cy t i d i n e 5 ’ - t r i p h o sp h a t e sy n t h e t a se - 1 / 2 ( C T P S 1 / 2 ) d u r i n g E B V - m e d i a t e d B
ce l l t r a n sf o r m a t i o n
1 0 2
.
1 . 5 . 2 B l o c k a d e o f n u c l e o t i d e s y n t h e s i s i s a n a n t i v i r a l s t r a t e g y
D i sr u p t i n g h o st n u cl e o t i d e sy n t h e si s ca n b e a p o t e n t i a l b r o a d - sp e ct r u m t h e r a p y t o
t r e a t v i r u s i n f e ct i o n . P h a r m a co l o g i ca l i n h i b i t i o n o f d i h y d r o o r o t a t e d e h y d r o g e n a se
( D H O D H ) , t h e e n z ym e ca t a l y zi n g t h e f o u r t h st e p o f d e n o vo p y r i m i d i n e sy n t h e si s, ca n
b l o ck t h e r e p l i ca t i o n o f S A R S - C o V - 2 , E b o l a v i r u s ( E B O V ) , D e n g u e v i r u s ( D E N V ) ,
H S V - 1 / 2 a n d r o t a v i r u s
1 0 3 - 1 0 7
. S i m i l a r m e ch a n i sm i s a l so d e p l o y e d b y i n n a t e i m m u n i t y .
E x h a u st i o n o f ce l l u l a r n u cl e o t i d e p o o l co n st i t u t e s a cr i t i ca l st r a t e g y o f i n n a t e i m m u n e
r e sp o n se t o r e st r i ct v i r u s r e p l i ca t i o n , o n e m a j o r e f f e c t o r o f w h i ch i s st e r i l e a l p h a m o t i f a n d
h i st i d i n e - a sp a r t a t e d o m a i n co n t a i n i n g p r o t e i n - 1 ( S A M H D 1 ) . I n d u ci b l e b y t y p e - I i n t e r f e r o n ,
1 2
S A M H D 1 f u n ct i o n s a s a d N T P h y d r o l a se t h a t h y d r o l yze s d N T P s i n t o d e o x yn u cl e o si d e
a n d p h o sp h o t a t e s, b u r n i n g o u t t h e m a t e r i a l f o r D N A v i r u s r e p l i ca t i o n
1 0 8
. A n o t h e r I S G
v i p e r i n ca n co v e r t ce l l u l a r C T P i n t o 3 ' - d e o x y- 3 ' , 4 ' - d i d e h y d r o - C T P ( d d h C T P ) , w h i ch
ca u se s ch a i n t e r m i n a t i o n w h e n i n co r p o r a t e d i n t o n e w l y- syn t h e si z e d v i r a l R N A
1 0 9
.
1 . 5 . 3 E m e r g i n g r o l e s o f G A T s i n t h e c r o s s t a l k w i t h i m m u n e r e s p o n s e
B e si d e s n u cl e o t i d e t h e m se l v e s, n u cl e o t i d e sy n t h e t a se s a r e a n o t h e r f a m i l y o f
p l a y e r s i n t h e cr o sst a l k w i t h i m m u n i t y a n d i n f e ct i o n . I m m u n o m o d u l a t o r y e f f e ct s o f
g l u t a m i n e a m i d o t r a n sf e r a se s ( G A T s ) h a v e b e e n a n e m e r g i n g h o t p o i n t . G A T s a r e
m e t a b o l i c e n z ym e s ca p a b l e o f e x t r a ct i n g a n i t r o g e n f r o m t h e g l u t a m i n e si d e ch a i n
( γ- n i t r o g e n ) a n d i n co r p o r a t i n g i t i n t o su b st r a t e s. B a se d o n t h i s ca p a ci t y , G A T s a r e
i n v o l ve d i n t h e sy n t h e si s o f v a r i o u s b i o m o l e cu l e s, i n cl u d i n g n u cl e o t i d e s, a m i n o a ci d s,
a m i n o su g a r s a n d co - e n z ym e s
1 1 0
. N i t r o g e n d o n o r o f G A T s a r e n o t o n l y f r e e g l u t a m i n e ,
b u t a l so g l u t a m i n e a n d a sp a r a g i n e r e si d u e s i n p r o t e i n s
1 1 1
, w h i ch a r e co n v e r t e d i n t o
g l u t a m a t e a n d a sp a r t a t e r e si d u e s, r e sp e ct i v e l y . T h i s p r o ce ss i s kn o w n a s a
p o st - t r a n sl a t i o n a l m o d i f i ca t i o n n a m e d p r o t e i n d e a m i d a t i o n . N u cl e o t i d e
sy n t h e si s- a sso ci a t e d G A T s h a v e b e e n r e p o r t e d t o m o d u l a t e i m m u n e r e sp o n se t h r o u g h
d e a m i d a t i n g ce r t a i n t a r g e t s, w h i ch ca n b e u t i l i ze d b y v i r u s t o f a ci l i t a t e i m m u n e e v a si o n .
M u r i n e h e r p e sv i r u s 6 8 ( m H V 6 8 ) e n co d e s a v i r a l G A T ( vG A T ) p se u d o e n z ym e t h a t
r e cr u i t s h o st p u r i n e n u cl e o t i d e sy n t h a se p h o sp h o r i b o sy l f o r m y l g l yci n a m i d i n e sy n t h e t a se
1 3
( P F A S ) t o d e a m i d a t e R I G - I , w h i ch l e a d s t o l i g a n d - i n d e p e n d e n t R I G - I a ct i v a t i o n a n d R e l A
d e g r a d a t i o n t o a b o l i sh cy t o ki n e r e sp o n se
1 1 2
. A n o t h e r p u r i n e sy n t h e t a se p h o sp h o r i b o sy l
p y r o p h o sp h a t e a m i d o t r a n sf e r a se ( P P A T ) co o r d i n a t e l y d e a m i d a t e s R I G - I w i t h
H S V - 1 - e n co d e d p r o t e i n d e a m i d a se U L 3 7 , a l l e v i a t i n g R I G - I a ct i v a t i o n u p o n H S V - 1
i n f e ct i o n
1 1 3 , 1 1 4
. cG A S i s a n o t h e r d e a m i d a t i o n t a r g e t o f U L 3 7 , w h i ch a b o l i sh e s i t s
e n z ym a t i c a ct i v i t y t o a t t e n u a t e cG A S - m e d i a t e d D N A se n si n g
1 1 5
. I n t e r e st i n g l y , P F A S
r e st r i ct s t h e l y t i c r e p l i ca t i o n o f K S H V b y d e a m i d a t i n g i t s l yt i c p h a se m a st e r t r a n scr i p t i o n a l
f a ct o r R T A , w h i ch i m p e d e s t h e n u cl e a r t r a n sl o ca t i o n o f R T A a n d v i r a l l yt i c r e a ct i v a t i o n
1 1 6
.
C o n cl u si v e l y , G A T s a r e a n e w f a m i l y o f p l a y e r s i n m o d u l a t i n g a n t i v i r a l i m m u n i t y , i n w h i ch
o n l y a t i p o f i ce b e r g h a s b e e n u n co v e r e d .
1 . 5 . 4 T r i f u n c t i o n a l e n zy m e C A D i s a n e w c r i t i c a l p l a y e r
T r i f u n ct i o n a l e n z ym e ca r b a m o y l - p h o sp h a t e sy n t h e t a se , a sp a r t y l - t r a n sca r b a m o y l a se ,
a n d d i h y d r o o r o t a se ( C A D ) m e d i a t e s t h e f i r st t h r e e st e p s o f d e n o vo p y r i m i d i n e sy n t h e si s ,
a s w e l l t h e r a t e - l i m i t i n g st e p . C A D co n si st s o f f o u r d i f f e r e n t d o m a i n s: G A T a se ,
ca r b a m y l p h o sp h a t e sy n t h e t a se I I ( C P S a se - I I ) , a sp a r t a t e t r a n sca r b a m y l a se ( A T C a se ) ,
a n d d i h y d r o o r o t a se ( D H O a se ) , a l l o f w h i ch co n ce r t e d l y m e d i a t e s t h e se q u e n t i a l
p y r i m i d i n e sy n t h e t i c p r o ce ss. T h e f i r st st e p i s d o m i n a t e d b y G A T a s e a n d C P S a se , w h i ch
u t i l i ze b i ca r b o n a t e , A T P a n d g l u t a m i n e t o sy n t h e si z e ca r b a m o y l p h o sp h a t e ( C P ) . C P i s
i n t e g r a t e d w i t h a sp a r t a t e t o y i e l d ca r b a m o y l a sp a r t a t e ( C P - A S P ) ca t a l y ze d b y A T C a se .
1 4
T h i s p r o d u ct i s t h e n cy cl i ze d t h r o u g h D H O a se a n d co n v e r t e d i n t o d i h y d r o o r o t a t e ( D H O )
i n a r e v e r si b l e m a n n e r
1 1 7
. A s t h e f i n a l p r o d u ct o f C A D - ca t a l y ze d r e a ct i o n , D H O i s
co n v e r t e d i n t o o r o t a t e i n D H O D H - m e d i a t e d r e a ct i o n
1 1 8
. T h e n o r o t a t e i s i n co r p o r a t e d w i t h
p h o sp h o r i b o sy l p y r o p h o sp h a t e ( P R P P ) t o g e n e r a t e u r i d i n e 5 ’ - m o n o p h o sp h a t e ( U M P )
1 1 9
.
C A D h a s b e e n r e p o r t e d t o d e a m i d a t e N F - κB t r a n scr i p t i o n a l f a ct o r R e l A
1 2 0
.
D e a m i d a t i o n sh i f t s R e l A t r a n scr i p t i o n a l t a r g e t s f r o m i n f l a m m a t o r y g e n e s t o g l yco l yt i c
g e n e s, w h i ch a ct s a s a m e ch a n i sm t h a t ce l l s r e st r i ct i m m u n e r e sp o n se d u r i n g
p r o l i f e r a t i o n . M u l t i p l e ca n ce r ce l l s ca n t a ke a d v a n t a g e o f t h i s p r o ce ss t o e n h a n ce
W a r b u r g e f f e c t a n d p r o l i f e r a t i o n . C A D a l so i n h i b i t s N O D 2 a ct i v a t i o n i n d u ce d b y b a ct e r i a l
p e p t i d o g l y ca n i n i n t e st i n a l e p i t h e l i a l ce l l s
1 2 1
, b u t w h e t h e r i t f u n ct i o n s t h r o u g h d e a m i d a t i o n
r e m a i n s u n kn o w n .
V a r i o u s p r o t e i n ki n a se s f r o m g r o w t h f a ct o r p a t h w a ys ca n p h o sp h o r y l a t e a n d
a ct i v a t e C A D t o f u e l n u cl e o t i d e sy n t h e si s i n su p p o r t o f ce l l p r o l i f e r a t i o n . m T O R p a t h w a y
ki n a se S 6 K , m i t o g e n - a sso ci a t e d p r o t e i n ki n a se ( M A P K ) , p r o t e i n ki n a se A ( P K A ) a n d
p r o t e i n ki n a se C ( P K C ) p h o sp h o r y l a t e C A D a t se r i n e 1 8 5 9 , t h r e o n i n e 4 5 6 , se r i n e 1 4 0 9 ,
a n d se r i n e 1 8 7 3 , r e sp e ct i ve l y
1 2 2 - 1 2 5
. A l l t h e se m o d i f i ca t i o n s co n t r i b u t e t o t h e a ct i v a t i o n o f
C A D . H o w e v e r , n o i n h i b i t o r y si t e s h a v e b e e n ch a r a ct e r i z e d y e t . A l t h o u g h C A D ca n i n h i b i t
N F - κB a ct i v i t y , w h e t h e r i m m u n e p a t h w a y s ca n co n v e r se l y r e g u l a t e C A D r e m a i n s p o o r l y
u n d e r st o o d . W e h y p o t h e si ze t h a t t h e r e i s a n e g a t i v e f e e d b a ck m e ch a n i sm b y w h i ch
1 5
C A D a ct i v i t y i s r e st r i ct e d u p o n i n f e ct i o n t o b o o st N F - κB a ct i v i t y .
I n t h i s st u d y , w e d e m o n st r a t e t h a t C A D e n z ym a t i c a ct i v i t y i s i n h i b i t e d u p o n i m m u n e
a ct i v a t i o n , w h i ch i s m e d i a t e d b y T B K 1 / I K K β - ca t a l y ze d C A D p h o sp h o r y l a t i o n .
T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D su p p r e ssi o n i m p a i r s d e n o vo p y r i m i d i n e sy n t h e si s, b l o cks
R e l A d e a m i d a t i o n a n d co n co m i t a n t g l yco l ysi s. T h r o u g h t h i s m e ch a n i sm , T B K 1 / I K K β ca n
su p p r e ss t h e W a r b u r g e f f e c t o f co l o r e ct a l ca n ce r ce l l s. W e p r o p o se t h a t t h i s p r o ce ss i s
b o t h a f e e d b a ck m e ch a n i sm t o e n su r e N F - κB a ct i v a t i o n i n r e s p o n se t o i n f e ct i o n , a n d a n
i m m u n o m e t a b o l i c p r o ce ss t h a t r e st r i ct s p y r i i m i d i n e sy n t h e si s a n d g l yco l ysi s u p o n
i m m u n e a ct i v a t i o n .
1 6
C h a p t e r 2 : M a t e r i a l s a n d m e t h o d s
2 . 1 C e l l s
H E K 2 9 3 T , H C T 1 1 6 a n d T H P - 1 ce l l s w e r e o b t a i n e d f r o m A T C C . L i m 2 4 0 5 ce l l s w e r e
a ki n d g i f t f r o m D r . C h e n g yu L i a n g a n d a m p l i f i e d b y o u r p r e v i o u s l a b m e m b e r H a n so n g
X i a a n d C h i L i a n g . H E K 2 9 3 T , H C T 1 1 6 a n d L i m 2 4 0 5 ce l l s w e r e cu l t u r e d i n D u l b e cco ’ s
m o d i f i e d E a g l e ’ s m e d i u m ( D M E M , C o r n i n g ) su p p l i e d w i t h 1 0 % h e a t - i n a ct i v a t e d f e t a l
b o v i n e se r u m ( F B S , H yC l o n e ) , p e n i ci l l i n ( 1 0 0 U / m L ) a n d st r e p t o m y ci n ( 1 0 0 m g / m L ) .
T H P - 1 ce l l s w e r e cu l t u r e d i n R P M I - 1 6 4 0 m e d i u m w i t h su p p l e m e n t s a b o v e . C A D
kn o cko u t H E K 2 9 3 T ce l l s a n d H C T 1 1 6 ce l l l i n e s w e r e g e n e r a t e d b y o u r p r e v i o u s l a b
m e m b e r D r . Q i z h i L i u a n d D r . Ju n Z h a o , a n d cu l t u r e d i n t h e p r e se n ce o f 1 0 μ g / m L u r i d i n e
( S i g m a ) . A l l t h e se ce l l s a b o v e w e r e cu l t u r e d i n 3 7℃ i n cu b a t o r s w i t h 5 % C O 2 . H S V - 1 a n d
V e s i cu l a r st o m a t i t i s v i r u s ( V S V ) w e r e p r o v i d e d b y D r . C h a o Q i n a n d D r . Y o u l i a n g R a o ,
r e sp e ct i ve l y . E a ch v i r a l t i t e r w a s e x a m i n e d b y p l a q u e a ssa y .
2 . 2 R e a g e n t s a n d a n t i b o d i e s
T r a n si e n t t r a n sf e ct i o n r e a g e n t L i p o f e ct a m i n e
T M
3 0 0 0 a n d V i a F e ct
T M
w e r e p u r ch a se d
f r o m T h e r m o F i sh e r a n d P r o m e g a , r e sp e ct i ve l y . L o w m o l e cu l a r w e i g h t p o l y( I : C ) a n d
H S V 6 0 w e r e p u r ch a se d f r o m I n v i vo G e n . L i p o p o l y sa cch a r i d e s w e r e p u r ch a se d f r o m
1 7
S i g m a .
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e w a s p u r ch a se d f r o m C a m b r i d g e i so t o p e l a b . A n t i b o d i e s
a g a i n st H K 1 , P F K P , G L U T 3 , P G K 1 , P K M 2 a n d P F K F B 4 w e r e p u r ch a se d f r o m S a n t a
C r u z. A n t i b o d i e s a g a i n st C A D ( B e t h y l L a b ) , T B K 1 ( C e l l S i g n a l i n g ) , R e l A ( I n v i t r o g e n ) ,
β - a ct i n ( A b ca m ) w e r e p u r ch a se d f r o m i n d i ca t e d su p p l i e r s. T h e a n t i b o d y a g a i n st C A D
S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n w a s h o m e - m a d e .
2 . 3 C o n s t r u c t i o n o f s t a b l e c e l l l i n e
p L K O v e ct o r s e x p r e ssi n g sh o r t h a r i p i n R N A ( sh R N A ) t a r g e t i n g T B K 1 w e r e p r o v i d e d
b y C h i L i a n g . H E K 2 9 3 T ce l l s w e r e se e d e d i n 1 0 0 m m d i sh e s p r i o r t o t r a n sf e ct i o n . F o r
e a ch d i sh , 1 0 μ g sh R N A v e ct o r ( o r co r r e sp o n d i n g e m p t y v e ct o r ) , 5 μ g p S P A X , a n d 7 μ g
p M D 2 G p l a sm i d w e r e t r a n sf e ct e d v i a ca l ci u m ch l o r i d e p r e ci p i t a t i o n . S u p e r n a t a n t s w e r e
co l l e ct e d a t 4 8 h o u r s a n d 7 2 h o u r s p o st t r a n sf e ct i o n a n d f i l t e r e d b y 0 . 4 5 μ m f i l t e r s. T o
co n ce n t r a t e t h e v i r u s, t h e su sp e n si o n w a s ce n t r i f u g e d a t 3 2 0 0 0 r p m f o r 2 h o u r s, a f t e r
t h a t , t h e su p e r n a t a n t s w e r e r e m o v e d a n d v i r u s p e l l e t s w e r e r e su s p e n d e d b y D M E M w i t h
1 0 % F B S . B e f o r e l e n t i v i r u s i n f e ct i o n , L i m 2 4 0 5 ce l l s w e r e se e d e d i n 6 - w e l l p l a t e s. 8 μ L
p o l y b r e n e ( 2 m g / m L ) a n d 5 0 0 μ L v i r u s su sp e n si o n w e r e a d d e d i n t o e a ch w e l l , a n d t h e
p l a t e s w e r e ce n t r i f u g e d a t 1 8 0 0 r p m , 3 7℃ f o r 4 5 m i n u t e s. A t 4 8 h p o st i n f e ct i o n , ce l l s
w e r e su p p l i e d w i t h D M E M m e d i u m co n t a i n i n g 1 0 % F B S a n d 2 μ g / m L p u r o m y ci n f o r
se l e ct i o n .
1 8
2 . 4 R e a l - t i m e P C R
T R I r e a g e n t ( M C R ) w a s u t i l i ze d t o e x t r a ct t o t a l R N A f r o m ce l l s. B r i e f l y , ce l l s w e r e
l ys e d b y 5 0 0 μ L T R I r e a g e n t a n d 1 0 0 μ L ch l o r o f o r m w a s a d d e d i n t o l ysa t e s . A f t e r
v i g o r o u sl y sh a ki n g a n d ce n t r i f u g i n g a t 1 5 0 0 0 r p m , 4℃ f o r 1 0 m i n u t e s, su p e r n a t a n t s w e r e
co l l e ct e d a n d m i x e d w e l l w i t h 1 0 0 % i so p r o p a n o l i n t h e sa m e v o l u m e . T h e R N A p e l l e t s
a p p e a r e d a f t e r ce n t r i f u g a t i o n a t 1 5 0 0 0 r p m , 4℃ f o r 1 0 m i n u t e s, w h i ch w e r e w a sh e d b y
7 5 % e t h a n o l a n d d i sso l v e d w i t h 5 0 μ L R N a se - f r e e w a t e r . cD N A w a s sy n t h e si z e d u si n g
M - M L V r e v e r se t r a n scr i p t a se ( P r o m e g a ) w i t h cu st o m i z e d p r o t o co l . 1 μ g R N A w a s m i x e d
w i t h 1 μ L d N T P ( 1 0 m M ) a n d 1 μ L O l i g o d T ( 1 0 m M ) a n d t h e t o t a l v o l u m e w a s a d j u st e d t o
1 4 μ L b y R N a se - f r e e w a t e r . T h e f i r st r e a ct i o n w a s co n d u ct e d a t 6 5℃ f o r 5 m i n u t e s. T h e n
0 . 5 μ L M - M L V R T a s e , 4 μ L 5 × R T a se b u f f e r a n d 1 . 5 μ L R N a se - f r e e w a t e r w e r e a d d e d t o
e a ch sa m p l e , f o l l o w e d b y r e a ct i o n a t 4 2℃ f o r 1 h o u r a n d 7 0℃ f o r 1 5 m i n u t e s. B e f o r e
r e a l - t i m e P C R r e a ct i o n , t h e cD N A t e m p l a t e w o u l d b e d i l u t e d 1 0 t o 2 0 t i m e .
R T - P C R w a s p e r f o r m e d i n 9 6 - w e l l p l a t e s b y r e a l - t i m e P C R i n st r u m e n t ( B i o - R a d ) .
E a ch w e l l co n t a i n e d 5 μ L S Y B R G r e e n m a st e r m i x ( S i g m a ) ; 5 μ M f o r w a r d a n d r e v e r se
p r i m e r s 0 . 2 5 μ L e a ch ; a n d cD N A t e m p l a t e 4 . 5 μ L . R T - P C R p r i m e r s u se d i n t h i s r e se a r ch
w e r e f r o m D r . Ju n Z h a o . A l l t h e p r i m e r se q u e n ce s a r e l i st e d i n t a b l e 1 . β - a ct i n w a s
ch o se n a s t h e i n t e r n a l co n t r o l . R e l a t i v e e x p r e ssi o n l e v e l o f e a ch g e n e w a s ca l cu l a t e d b y
2
-
△△
C t
m e t h o d . T h e st a t i st i ca l d i f f e r e n ce w a s e x a m i n e d b y u n p a i r e d st u d e n t ’ s t - t e st .
1 9
P - v a l u e l e ss t h a n 0 . 0 5 i s co n si d e r e d st a t i st i ca l l y si g n i f i ca n t .
2 . 5 T w o d i m e n s i o n a l g e l e l e c t r o p h o r e s i s
A f t e r i n d i ca t e d t r e a t m e n t , 5 × 1 0
5
ce l l s w e r e l y se d b y 1 4 0 μ L r e h y d r a t i o n b u f f e r ( 8 M
U r e a , 2 % C H A P S , 0 . 0 0 2 % b r o m o p h e n o l b l u e , su p p l e m e n t e d w i t h 5 m M D T T a n d 0 . 5 %
I P G b u f f e r ) , so n i ca t e d w i t h 1 p u l se , a n d i n cu b a t e d o n i ce f o r 1 5 m i n u t e s. T h e l y sa t e s
w e r e ce n t r i f u g e d a t 1 5 0 0 0 r p m f o r 5 m i n u t e s u n d e r 4℃ . 1 2 0 μ L su p e r n a t a n t s w e r e t h e n
l o a d e d o n t o a n i so e l e ct r i c f o cu si n g ( I E F ) g e l st r i p ( p H = 3 - 1 0 , n o n - l i n e a r ) , f o l l o w e d b y a n
e l e ct r o p h o r e si s p r o g r a m : 2 0 V , 1 0 h ; 5 0 0 V , 1 h ; 1 0 0 V , 1 h ; 1 0 0 0 - 5 0 0 0 V , 4 h ; 5 0 0 0 V , 4 h .
A f t e r I E F , t h e g e l st r i p s w e r e w a sh e d b y 1 0 m L S D S e q u i l i b r i u m b u f f e r ( 5 0 m M p H = 8 . 8
T r i s- H C l , 6 M u r e a , 3 0 % g l yce r o l , 2 % S D S , 0 . 0 0 1 % b r o m o p h e n o l b l u e ) co n t a i n i n g 0 . 1 g
D T T f o r 1 5 m i n u t e s, a n d 1 0 m L sa m e b u f f e r co n t a i n i n g 0 . 2 5 g 2 - i o d o a ce t a m i d e f o r 1 5
m i n u t e s. T h e n t h e st r i p s w e r e sh o r t l y b a t h e d i n T G S b u f f e r , l o a d e d i n t o S D S - P A G E g e l ,
a n d a n a l y ze d b y i m m u n o b l o t t i n g .
2 . 6 I m m u n o p r e c i p i t a t i o n
C e l l s f r o m e a ch 1 0 0 m m d i sh w e r e l yse d b y 1 m L 1 % N P 4 0 b u f f e r ( 5 0 m M T r i s- H C l ,
p H = 7 . 4 , 1 5 0 m M N a C l , 1 % N P 4 0 , 5 m M E D T A ) su p p l i e d w i t h 2 0 μ L p r o t e a s e i n h i b i t o r
co ckt a i l ( R o ch e ) , 0 . 0 2 M b e t a - g l yce r o l p h o sp h a t e a n d 0 . 0 0 5 M so d i u m v a n a d a t e . T h e
2 0
l ysa t e s w e r e so n i ca t e d w i t h o n e p u l se , i n cu b a t e d a t 4℃ f o r 3 0 m i n u t e s a n d ce n t r i f u g e d
a t 1 5 0 0 0 r p m , 4℃ f o r 1 0 m i n u t e s. 1 0 % o f t h e su p e r n a t a n t s w e r e i so l a t e d a s i n p u t
sa m p l e s. E a ch sa m p l e w a s i n cu b a t e d a t 4℃ f o r 4 h o u r s w i t h 2 μ L C A D a n t i b o d y . 1 0 μ L
p r o t e i n A / G a g a r o se b e a d s w e r e t h e n a d d e d t o ca p t u r e a n t i b o d y - a n t i g e n co m p l e x . A f t e r
i n cu b a t i n g a t 4℃ f o r 2 h o u r s, b e a d s w e r e co l l e ct e d b y ce n t r i f u g a t i o n a t 3 0 0 0 r p m f o r 5
m i n u t e s a n d w a sh e d b y 1 % N P 4 0 b u f f e r f o r 3 t i m e s . P r o t e i n s w e r e e l u t e d b y 5 0 μ L
6 × S D S l o a d i n g b u f f e r a n d b o i l e d f o r 1 0 m i n u t e s.
2 . 7 I m m u n o b l o t t i n g
W h o l e ce l l l ysa t e s w e r e co l l e ct e d b y 1 % N P 4 0 b u f f e r a s d e scr i b e d i n 2 . 6 . E a ch
sa m p l e w a s m i x e d w i t h 6 × S D S l o a d i n g b u f f e r a n d b o i l e d f o r 1 0 m i n u t e s. S a m p l e s w e r e
ce n t r i f u g e d b r i e f l y a n d l o a d e d i n t o S D S - P A G E g e l f o r e l e ct r o p h o r e si s. P r o t e i n s w e r e
t h e n t r a n sf e r r e d f r o m g e l t o 0 . 2 2 μ m N C m e m b r a n e a t 1 5 0 m A f o r 1 h o u r . T h e
m e m b r a n e s w e r e b l o cke d b y T B S T - d i l u t e d 5 % ski m m i l k o r 3 % B S A ( w h e n d e t e ct i n g
p r o t e i n p h o sp h o r y l a t i o n ) f o r 3 0 m i n u t e s , i n cu b a t e d w i t h p r i m a r y a n t i b o d y so l u t i o n a t 4℃
o v e r n i g h t , f o l l o w e d b y i n cu b a t i o n w i t h I R D ye 8 0 0 - co n j u g a t e d se co n d a r y a n t i b o d i e s ( L i co r )
f o r 1 h o u r . T a r g e t p r o t e i n s w e r e v i su a l i z e d b y O d y sse y i n f r a r e d i m a g i n g sy st e m ( L i co r ) .
2 1
2 . 8
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e t r a c i n g
C e l l s w e r e se e d e d i n 6 - w e l l p l a t e s a n d t r e a t e d w i t h i n d i ca t e d t r e a t m e n t s f o r
i n d i ca t e d t i m e p e r i o d . G l u co se a n d g l u t a m i n e - f r e e t r a ci n g m e d i u m w a s su p p l i e d w i t h
1 0 % d i a l y ze d F B S , 4 m g / m L n o n - l a b e l e d g l u co se a n d 2 m M
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e . E a ch
w e l l w a s g i ve n 1 m L t r a ci n g m e d i u m a n d i n cu b a t e d 1 5 m i n u t e s. T h e n ce l l s w e r e w a sh e d
b y i ce - co l d 1 5 0 m M L C - M S g r a d e a m m o n i u m a ce t a t e so l u t i o n a n d e a ch w e l l w a s a d d e d
1 m L L C - M S g r a d e 8 0 % m e t h a n o l p r e - co l d e d a t - 8 0℃ . T h e p l a t e s w e r e i n cu b a t e d a t
- 8 0℃ f o r 3 0 m i n u t e s a n d ce l l s w e r e co l l e ct e d b y scr a p i n g . T h e m e t h a n o l - ce l l
su sp e n si o n s w e r e t r a n sf e r r e d t o 1 . 5 m L t u b e s, ce n t r i f u g e d a t 1 5 0 0 0 r p m , 4℃ f o r 1 5
m i n u t e s. T h e n su p e r n a t a n t s w e r e co l l e ct e d a n d v a p o r e d b y v a ccu m , l e a v i n g t h e
m e t a b o l i t e s p o w d e r s, w h i ch w o u l d b e su b j e ct e d t o m e t a b o l o m i cs q u a n t i f i ca t i o n b y l i q u i d
ch r o m a t o g r a p h y - m a ss sp e ct r o m e t r y ( L C - M S ) .
2 2
C h a p t e r 3 : R e s u l t s
3 . 1 C A D - m e d i a t e d d i h y d r o o r o t a t e s y n t h e s i s i s i n h i b i t e d u p o n
i m m u n e a c t i v a t i o n
I n t h i s st u d y , w e e x a m i n e d C A D a ct i v i t y b y t w o a p p r o a ch e s: d e t e r m i n i n g t h e
sy n t h e si s r a t e o f d i h y d r o o r o t a t e ( D H O ) b y
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e t r a ci n g a n d a n a l yzi n g
R e l A d e a m i d a t i o n v i a t w o d i m e n si o n a l g e l e l e ct r o p h o r e si s ( 2 D G E ) . B e ca u se C A D ca n
e x t r a ct t h e γ- n i t r o g e n f r o m g l u t a m i n e a n d i n co r p o r a t e i t i n t o D H O , t h e a b u n d a n ce o f
1 5
N - l a b e l e d D H O ( M + 1 ) p o si t i v e l y co r r e l a t e s w i t h C A D e n z ym a t i c a ct i v i t y i n vi vo . 2 D G E
a l l o w s u s t o a sse ss t h e ch a r g e a l t e r a t i o n o f a p r o t e i n b y m e a su r i n g i t s m i g r a t i o n i n
i so e l e ct r i c f o cu si n g st r i p s. B e ca u se d e a m i d a t i o n i n cr e a se s t h e n e g a t i v e ch a r g e , R e l A w i l l
sh i f t t o t h e p o si t i v e p o l e i f i t i s d e a m i d a t e d , w h i ch se r v e s a s a n i n d i ca t o r o f C A D
d e a m i d a se a ct i v i t y
1 2 0
.
T w o ce l l l i n e s w e r e ch o se n t o st u d y C A D a ct i v i t y f o l l o w i n g i m m u n e st i m u l a t i o n :
T H P - 1 , a n u n d i f f e r e n t i a t e d m o n o cy t e ce l l l i n e , a n d L i m 2 4 0 5 , a co l o r e ct a l ca n ce r ce l l l i n e .
T r a ci n g a ssa y s w e r e co n d u ct e d a t 6 h o u r s p o st st i m u l a t i o n o r i n f e ct i o n .
1 5
N - l a b e l e d D H O
a b u n d a n ce i n T H P - 1 ce l l s st i m u l a t e d w i t h L P S ( 5 n g / m L ) o r i n f e ct e d w i t h S e V ( 1 0 0
H A U / m L ) a n d H S V - 1 ( M O I = 5 ) d e cr e a se d b y a b o u t 4 3 % , 3 3 % a n d 2 9 % co m p a r e d t o
m o ck g r o u p ( F i g 1 A ) , r e sp e ct i ve l y . V i r a l R N A m i m e t i c p o l y ( I : C ) a n d H S V 6 0 , a 6 0 b p
2 3
d sD N A o l i g o d e r i v e d f r o m H S V - 1 g e n o m e , w e r e t r a n sf e ct e d i n t o L i m 2 4 0 5 ce l l s t o
st i m u l a t e i m m u n e a ct i v a t i o n . T r e a t m e n t w i t h p o l y( I : C ) a n d H S V 6 0 r e d u ce d
1 5
N - l a b e l e d
D H O a b u n d a n ce b y a b o u t 5 3 % a n d 3 7 % ( F i g 1 B ) , r e sp e ct i v e l y . T h e se r e su l t s su g g e st
t h a t C A D - m e d i a t e d D H O sy n t h e si s i s r e p r e sse d u p o n i m m u n e st i m u l a t i o n .
3 . 2 C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n i s b l o c k e d d u r i n g i m m u n e
a c t i v a t i o n
2 D G E w a s t h e n p e r f o r m e d t o d e t e r m i n e t h e d e a m i d a t i o n l e v e l o f R e l A . I n T H P - 1
ce l l s t r e a t e d w i t h L P S , S e V o r V S V ( M O I = 5 ) , R e l A sh i f t e d t o t h e n e g a t i v e p o l e o f t h e g e l
st r i p ( F i g 1 C ) . C o n si st e n t w i t h t h e r e d u ce d R e l A d e a m i d a t i o n , i n L i m 2 4 0 5 ce l l s
t r a n sf e ct e d w i t h p o l y ( I : C ) a n d H S V 6 0 , R e l A sh o w e d st r o n g sh i f t t o w a r d s t h e n e g a t i ve
si d e ( F i g u r e 1 D ) . T h e se ch a r g e a l t e r a t i o n s o f R e l A a r e i n d i ca t i ve o f d e cr e a se d R e l A
d e a m i d a t i o n . T a ke n t o g e t h e r , b o t h r e su l t s sh o w t h a t i m m u n e st i m u l a t i o n ca n r e d u ce
R e l A d e a m i d a t i o n .
B e ca u se d e a m i d a t e d R e l A ca n u p - r e g u l a t e t r a n scr i p t i o n o f g l yco l yt i c g e n e s, w e n e x t
d e t e r m i n e d w h e t h e r g l yco l yt i c g e n e e x p r e ssi o n w a s a l t e r e d u p o n i m m u n e a ct i va t i o n .
T r a n sf e ct i o n o f b o t h p o l y( I : C ) a n d H S V 6 0 r e d u ce d m R N A a b u n d a n ce o f m u l t i p l e
g l yco l yt i c g e n e s. A m o n g t h e se g e n e s, h e x o ki n a se 1 ( H K 1 ) a n d p h o sp h o g l yce r a t e ki n a se
1 ( P G K 1 ) e x h i b i t e d t h e m o st d r a m a t i c d e cr e a se , r e a ch i n g a b o u t 2 0 % - 3 0 % o f t h a t o f t h e
2 4
m o ck g r o u p ( F i g 1 E ) . I m m u n e st i m u l a t i o n a l so i n h i b i t e d t h e e x p r e ssi o n o f
p h o sp h o f r u ct o se ki n a se f a m i l y ( P F K P / M / L ) , i n w h i ch P F K P w a s t h e m o st si g n i f i ca n t l y
a f f e c t e d o n e , sh o w i n g a d e cr e a se o f ~ 6 0 % . P y r u va t e d e h y d r o g e n a se ki n a se 3 ( P D K 3 )
a n d g l u co se - 6 - p h o sp h a t e i so m e r a se ( G P I ) m R N A a b u n d a n ce w e r e r e d u ce d b y 4 0 - 5 0 %
co m p a r e d t o t h a t o f t h e m o ck g r o u p . W e st e r n b l o t i n d i ca t e d t h a t g l yco l yt i c g e n e
e x p r e ssi o n w a s a l so d o w n - r e g u l a t e d a t p r o t e i n l e v e l . B e si d e s H K 1 , P F K P a n d P G K 1 ,
v i r a l n u cl e i c a ci d m i m i cr y t r a n sf e ct i o n a l so r e d u ce d p r o t e i n l e v e l s o f g l u co se t r a n sp o r t e r
G L U T 3 , a n d g l yco l yt i c e n z ym e s 6 - p h o sp h o f r u ct o - 2 - ki n a se / f r u ct o se - 2 , 6 - b i sp h o sp h a t a se
4 ( P F K F B 4 ) a n d p y r u va t e ki n a se P K M 2 . N o t a b l y , H S V 6 0 t r e a t m e n t i n d u ce d st r o n g e r
d e cr e a se o f P F K P p r o t e i n a m o u n t , w h i l e H K 1 a n d G L U T 3 p r o t e i n l e v e l s w e r e m o r e
r o b u st l y d o w n - r e g u l a t e d b y p o l y ( I : C ) . T h e d e cr e a se i n p r o t e i n l e v e l w a s n o t a s d r a m a t i c
a s m R N A l e v e l , su g g e st i n g t h a t g l yco l yt i c p r o t e i n s m a y a l so b e r e g u l a t e d
p o st - t r a n sl a t i o n a l l y . I n su m m a r y , co n si st e n t w i t h d e cr e a se d R e l A d e a m i d a t i o n ,
e x p r e ssi o n o f m u l t i p l e g l yco l yt i c g e n e s w a s r e d u ce d u p o n p o l y ( I : C ) a n d H S V 6 0
st i m u l a t i o n i n L i m 2 4 0 5 ce l l s.
3 . 3 T B K 1 a n d I K K β c a n p h o s p h o r y l a t e C A D
O u r l a b co l l e a g u e s h a v e i d e n t i f i e d f o u r m a j o r p h o sp h o r y l a t i o n si t e s a cco u n t i n g f o r
i m m u n e - i n d u ce d C A D i n h i b i t i o n b y m a ss sp e ct r o m e t r y : i . e . se r i n e 1 4 7 , t h r e o n i n e 1 8 2 7 ,
se r i n e 1 8 2 8 a n d se r i n e 1 9 0 0 ( F i g 2 A ) . A m o n g t h e se si t e s, S 1 4 7 / 1 8 2 8 / 1 9 0 0 a r e
2 5
p h o sp h o r y l a t e d b y T B K 1 , a n d T 1 8 2 7 i s p h o sp h o r y l a t e d b y I K K β . W e a l i g n e d h u m a n
C A D p r o t e i n se q u e n ce w i t h o t h e r sp e ci e s t o a sse ss t h e e v o l u t i o n o f t h e se
p h o sp h o r y l a t i o n si t e s ( F i g 2 B ) . S 1 9 0 0 i s f o u n d t o b e t h e m o st co n se r ve d si t e f r o m
z e b r a f i sh t o h u m a n . T 1 8 2 7 / S 1 8 2 8 a r e o n l y p r e se r v e d a m o n g h i g h e r v e r t e b r a t e s. I n
z e b r a f i sh a n d A f r i ca n f r o g , t h e se t w o si t e s a r e su b st i t u t e d b y st r o n g p o si t i ve l y- ch a r g e d
r e si d u e s l y si n e s a n d a r g i n i n e s. S 1 4 7 i s i d e n t i f i e d a s t h e l e a st co n se r ve d o n e , w h i ch i s
o n l y f o u n d i n p r i m a t e s. I n m i ce a n d r a t s, t h i s si t e i s a l a n i n e , w h i l e i n l o w e r v e r t e b r a t e s,
t h i s si t e i s o ccu p i e d b y a sp a r a g i n e o r g l u t a m i n e . O n e w i l d t h o u g h t i s t h a t d e a m i d a t i o n o f
a sp a r a g i n e o r g l u t a m i n e ca n m i m i c t h e p h o sp h o r y l a t e d se r i n e a t t h i s p o si t i o n . T h e
a l i g n m e n t r e su l t s su g g e st t h a t t h e p h o sp h o r y l a t i o n - m e d i a t e d C A D i n h i b i t i o n m a y h a v e
a p p e a r e d g r a d u a l l y d u r i n g e v o l u t i o n .
T o m o n i t o r C A D p h o sp h o r y l a t i o n , w e g e n e r a t e d r a b b i t p o l y- cl o n a l a n t i b o d y sp e ci f i c
f o r p h o sp h o r y l a t e d C A D S 1 4 7 . S 1 4 7 - p h o sp h o r y l a t e d C A D w a s n o t d e t e ct e d i n w h o l e ce l l
l ysa t e s , l i ke l y d u e t o l o w a b u n d a n ce . T h e n w e t r i e d t o e n r i ch C A D b y
i m m u n o p r e ci p i t a t i o n a n d d e t e ct S 1 4 7 p h o p h o r y l a t i o n . A f t e r i m m u n o p r e ci p i t a t i n g C A D
a n d b l o t t i n g S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n , w e f o u n d t h a t C A D S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n w a s
i n d u ci b l e b y i m m u n e a ct i v a t i o n . L P S t r e a t m e n t co u l d i n d u ce C A D S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n
i n T H P - 1 ce l l s ( F i g 2 C ) , w h i ch p e a ke d a t 3 h o u r s p o st st i m u l a t i o n , a n d d e sce n d e d a t 6
h o u r s. P o l y ( I : C ) t r e a t m e n t a l so e l i ci t e d C A D S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n i n H E K 2 9 3 T ce l l s ( F i g
2 D , b y o u r l a b m e m b e r C h i L i a n g ) , i n cr e a si n g g r a d u a l l y f r o m 2 h o u r s t o 4 h o u r s p o st
2 6
st i m u l a t i o n . T o r e i n f o r ce t h a t S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n i s m e d i a t e d b y T B K 1 , w e t r a n sd u ce d
L i m 2 4 0 5 ce l l s w i t h l e n t i v i r u s ca r r yi n g T B K 1 sh o r t h a i r p i n R N A ( sh T B K 1 ) a n d st i m u l a t e d
t h e se ce l l s w i t h p o l y ( I : C ) . I n T B K 1 - d e p l e t e d L i m 2 4 0 5 ce l l s, p o l y ( I : C ) - i n d u ce d C A D S 1 4 7
p h o sp h o r y l a t i o n w a s a l m o st a b r o g a t e d , w h i l e S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n l e v e l g r a d u a l l y
e l e v a t e d f r o m 0 h t o 8 h p o st st i m u l a t i o n i n co n t r o l ce l l s ( F i g 2 E ) . T h e se r e su l t s f u r t h e r
co n f i r m t h a t T B K 1 p h o sp h o r y l a t e s C A D o n S 1 4 7 .
3 . 4 T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D p h o s p h o r y l a t i o n s u p p r e s s e s C A D
e n z y m a t i c a c t i v i t y
I d e n t i f i ca t i o n o f C A D p h o sp h o r y l a t i o n si t e s e n a b l e d u s t o i n v e st i g a t e h o w C A D
e n z ym a t i c a ct i v i t y i s m o d u l a t e d b y T B K 1 a n d I K K β . W e m u t a t e d C A D p h o sp h o r y l a t i o n
si t e s t o a l a n i n e a s p h o sp h o - r e si st a n t m u t a n t s a n d t o g l u t a m a t e o r a sp a r t a t e a s
p h o sp h o - m i m e t i c m u t a n t s. B e ca u se t h e co d i n g se q u e n ce o f C A D i s b e y o n d t h e
p a cka g i n g ca p a ci t y o f l e n t i vi r u s, w e o v e r e xp r e sse d t h e se m u t a n t s b y t r a n si e n t
t r a n sf e ct i o n i n C A D kn o cko u t ce l l l i n e s. T h e se v e ct o r s w e r e t r a n si e n t l y t r a n sf e ct e d i n t o
C A D kn o cko u t H C T 1 1 6 a n d H E K 2 9 3 T ce l l s, f o l l o w e d b y 2 D G E a n d
1 5
N - l a b e l e d
g l u t a m i n e t r a ci n g f o r d e t e r m i n i n g D H O sy n t h e si s, r e sp e ct i ve l y .
2 D G E r e su l t s sh o w e d t h a t W T C A D e x p r e ssi o n i n C A D - d e p l e t e d H C T 1 1 6 ce l l s l e d
t o a si g n i f i ca n t sh i f t o f R e l A t o t h e p o si t i v e p o l e ( F i g 3 A ) , i n d i ca t i v e o f d e a m i d a t i o n . W h e n
2 7
C A D S 1 4 7 A a n d T 1 8 2 7 / S 1 8 2 8 A m u t a n t s w e r e o v e r e xp r e sse d , R e l A m i g r a t e d f u r t h e r t o
t h e p o si t i v e si d e co m p a r e d t o t h a t b y w i l d - t yp e C A D , su g g e st i n g a n i n cr e a se i n R e l A
d e a m i d a t i o n . O v e r e x p r e ssi o n o f S 1 4 7 D a n d T 1 8 2 7 E / S 1 8 2 8 D m u t a n t s r e su l t e d i n R e l A
l o ca l i z a t i o n b e t w e e n t h a t i n C A D - W T a n d K O sa m p l e s, w h i ch r e p r e se n t s r e d u ce d C A D
a ct i v i t y . C o l l e ct i v e l y , i t ca n b e co n cl u d e d t h a t C A D S 1 4 7 a n d T 1 8 2 7 / S 1 8 2 8
p h o sp h o r y l a t i o n ca n su p p r e ss R e l A d e a m i d a t i o n .
I n t h e f o l l o w i n g
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e t r a ci n g a ssa y , l a b e l e d D H O a b u n d a n ce i n
S 1 4 7 D m u t a n t - t r a n sf e ct e d ce l l s e x h i b i t e d a d r a m a t i c d e cr e a se t o ~ 2 5 % co m p a r e d t o
t h a t i n ce l l s o v e r e x p r e ssi n g W T C A D , w h i l e S 1 4 7 A m u t a n t i n cr e a se d t h e a b u n d a n ce t o
~ 1 3 3 % ( F i g 3 B ) .
1 5
N - l a b e l e d D H O a b u n d a n ce f r o m ce l l s e x p r e ssi n g T 1 8 2 7 E / S 1 8 2 8 D
m u t a n t w a s r e d u ce d b y ~ 6 5 % . H o w e ve r , T 1 8 2 7 / S 1 8 2 8 A m u t a n t d i d n o t si g n i f i ca n t l y a l t e r
D H O a b u n d a n ce ( F i g 3 C , p > 0 . 0 5 ) . T h i s d a t a w a s n o t co n si st e n t w i t h t h e 2 D G E r e su l t s
d e r i v e d f r o m H C T 1 1 6 ce l l s. W e r e a so n t h a t t h i s m a y b e a t t r i b u t e d t o d i st i n ct p r o p e r t i e s o f
t h e se ce l l l i n e s. T h e b a sa l p h o sp h o r y l a t i o n l e v e l o f T 1 8 2 7 / S 1 8 2 8 m i g h t b e l o w i n
H E K 2 9 3 T ce l l s, so t h e i r m u t a t i o n i n t o p h o sp h o - r e si st a n t f o r m s d i d n o t si g n i f i ca n t l y a f f e c t
C A D a ct i v i t y . I n su m m a r y , w e sh o w e d t h a t T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D p h o sp h o r y l a t i o n
su p p r e sse s C A D e n z ym a t i c a ct i v i t y .
2 8
3 . 5 T B K 1 / I K K β i n h i b i t C A D a c t i v i t y i n c o l o r e c t a l c a n c e r c e l l s
B a se d o n t h e cr u ci a l e f f e c t s o f C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n i n t u m o r
m e t a b o l i sm , o u r l a b co l l e a g u e s i n v e st i g a t e d w h e t h e r T B K 1 / I K K β ca n r e g u l a t e W a r b u r g
e f f e ct i n ca n ce r ce l l s t h r o u g h su p p r e ssi n g C A D . B y 2 D G E a n d
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e
t r a ci n g , t h e y f o u n d t h a t T B K 1 a n d I K K β ca n i n h i b i t C A D - m e d i a t e d D H O sy n t h e si s a n d
R e l A d e a m i d a t i o n i n L i m 2 4 0 5 ce l l s. C o n co m i t a n t w i t h i n h i b i t e d R e l A d e a m i d a t i o n ,
T B K 1 / I K K β - d e p l e t i o n r e su l t e d i n g l o b a l u p - r e g u l a t i o n o f g l yco l yt i c g e n e e x p r e ssi o n a n d
e n h a n ce d l a ct a t e p r o d u ct i o n . H o w e ve r , C A D sh o w e d v e r y m a r g i n a l o r e v e n n o r e sp o n se
t o T B K 1 / I K K β i n m o st ca n ce r ce l l l i n e s t h e y h a v e scr e e n e d , i m p l i ca t i n g t h a t ca n ce r ce l l s
ca n e v a d e C A D i n h i b i t i o n .
T o v a l i d a t e t h e se r e su l t s a t b i o i n f o r m a t i c l e v e l , w e a n a l yze d cl i n i ca l d a t a t o e x p l o r e
t h e a sso ci a t i o n b e t w e e n T B K 1 / I K K β e x p r e ssi o n a n d g l yco l yt i c g e n e se t s i n p a t i e n t
sa m p l e s. I n t h e ca n ce r g e n o m e a t l a s co l o n a d e n o ca r ci n o m a ( T C G A - C O A D ) R N A se q
d a t a se t , g e n e s w e r e so r t e d b y t h e i r co r r e l a t i o n co e f f i ci e n t w i t h T B K 1 a n d I K K β ( I K B K B )
e x p r e ssi o n l e v e l . T h e g e n e r a n ki n g l i st s w e r e a n a l yze d b y g e n e se t e n r i ch m e n t a n a l y si s
( G S E A ) 4 . 1 . 0 so f t w a r e , w i t h 1 0 0 0 p e r m u t a t i o n s. G S E A r e su l t s sh o w e d t h a t m u l t i p l e
g l yco l ysi s- a sso ci a t e d K E G G g e n e se t s, i n cl u d i n g g l yco l ysi s a n d g l u co n e o g e n e si s;
p e n t o se p h o sp h a t e p a t h w a y; g a l a ct o se m e t a b o l i sm ; a n d f r u ct o se a n d m a n n o se
2 9
m e t a b o l i sm , w e r e si g n i f i ca n t l y e n r i ch e d i n g e n e s w h o se e x p r e ssi o n l e v e l s a r e i n v e r se l y
co r r e l a t e d w i t h T B K 1 , w i t h co n si d e r a b l e e n r i ch m e n t p a r a m e t e r s ( F i g 4 A ) . T h e se r e su l t s
d e p i ct e d a st r o n g i n v e r se co r r e l a t i o n b e t w e e n T B K 1 a n d g l yco l yt i c p a t h w a ys i n cl i n i ca l
co l o r e ct a l ca n ce r R N A se q d a t a . N e v e r t h e l e ss , n o n e o f t h e se p a t h w a ys a b o v e w a s
e n r i ch e d i n t h e l i st r a n ke d b y I K K β , w h i ch i s co n si st e n t w i t h o u r f i n d i n g s t h a t T B K 1 i s
m o r e p r e d o m i n a n t i n su p p r e ssi n g C A D t h e n I K K β .
W e a l so e x p l o r e d R N A se q d a t a o b t a i n e d f r o m o t h e r t y p e s o f ca n ce r i n T C G A . O n l y
i n l u n g a d e n o ca r ci n o m a ( L U A D ) d a t a se t d o e s T B K 1 e x h i b i t n e g a t i v e a sso ci a t i o n w i t h
g l yco l ysi s & g l u co n e o g e n e si s p a t h w a y . P e n t o se p h o sp h a t e p a t h w a y sh o w s i n v e r se
co r r e l a t i o n w i t h T B K 1 i n L U A D , ski n cu t a n e o u s m e l a n o m a ( S K C M ) a n d l o w g r a d e g l i o m a
( L G G ) . H o w e ve r , t h e i r n o r m a l i z e d e n r i ch m e n t sco r e s ( N E S ) a r e m u ch l o w e r t h a n t h a t i n
C O A D d a t a se t , i n d i ca t i ve o f i m p a i r e d C A D su p p r e ssi o n . I n o t h e r t y p e s o f ca n ce r su ch
a s h e p a t o ce l l u l a r ca r ci n o m a a n d p a n cr e a t i c a d e n o ca r ci n o m a , n o n e g a t i v e a sso ci a t i o n
w a s f o u n d b e t w e e n T B K 1 a n d t h e se t w o p a t h w a ys ( F i g 4 B ) . T h i s a n a l ysi s su p p o r t s t h e
p r e l i m i n a r y co n cl u si o n t h a t T B K 1 - m e d i a t e d C A D su p p r e ssi o n i s m o st r o b u st i n co l o r e ct a l
ca n ce r , b u t r e l a t i v e l y m o d e r a t e i n l u n g a d e n o ca r ci n o m a , m e l a n o m a a n d l o w g r a d e
g l i o m a , w h i l e i n m o st ca n ce r t h i s su p p r e ssi v e e f f e ct i s a b se n t . T h e se r e su l t s p r o v i d e
cl i n i ca l e v i d e n ce w h i ch su p p o r t o u r f i n d i n g s t h a t T B K 1 ca n i n h i b i t a e r o b i c g l yco l ysi s b y
d i sr u p t i n g C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n i n co l o r e ct a l ca n ce r ce l l s, w h i l e o t h e r t y p e s
o f ca n ce r a r e a b l e t o d a m p e n o r e v e n d i m i n i sh t h e su p p r e ssi v e e f f e c t o f T B K 1 o n C A D .
3 0
T a k e n t o g e t h e r , o u r f i n d i n g s su g g e st a n o v e l m e ch a n i sm b y w h i ch T B K 1 / I K K β ca n
n e g a t i v e l y r e g u l a t e a e r o b i c g l yco l ysi s i n co l o r e ct a l ca n ce r , w h i ch w a s v e r i f i e d a t ce l l l i n e
a n d cl i n i ca l l e v e l
3 1
C h a p t e r 4 : D i s c u s s i o n
C A D w a s p r e v i o u sl y sh o w n t o d e a m i d a t e N F - κB t r a n scr i p t i o n a l f a ct o r R e l A , sh i f t i n g
i t s t r a n scr i p t i o n a l t a r g e t s f r o m i n f l a m m a t o r y g e n e s t o g l yco l yt i c g e n e s. T h e
C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n se r v e s a s a ‘ b a l a n ce ’ co o r d i n a t i n g ce l l p r o l i f e r a t i o n a n d
i n f l a m m a t i o n . I n h i g h l y p r o l i f e r a t i ve ce l l s, , C A D d e a m i d a t e s R e l A t o r e st r i ct i n f l a m m a t i o n
a n d f u e l g l yco l ysi s . C o n v e r se l y , ce l l s a r e e x p e ct e d t o b l o ck R e l A d e a m i d a t i o n t o b o o st
N F - κB a ct i v a t i o n i n r e sp o n se t o p a t h o g e n i n f e ct i o n . I n t h i s st u d y , w e d e m o n st r a t e t h a t
T B K 1 a n d I K K β ca n p h o sp h o r y l a t e C A D a t m u l t i p l e si t e s , w h i ch r e st r a i n s C A D e n z ym a t i c
a ct i v i t y i n d e n o vo p y r i m i d i n e sy n t h e si s a n d R e l A d e a m i d a t i o n . G i v e n t h a t R e l A
d e a m i d a t i o n ca n b e e x p l o i t e d b y m u l t i p l e co l o r e ct a l ca n ce r ce l l s t o e n h a n ce a e r o b i c
g l yco l ysi s
1 2 0
, T B K 1 a n d I K K β ca n r e st r i ct t h i s p r o ce ss a n d a ct a s t u m o r - su p p r e sso r s i n
co l o r e ct a l ca n ce r . T h e r e b y , o u r st u d y n o t o n l y u n co v e r e d a n o v e l i n t e r a ct i o n b e t w e e n
i n n a t e i m m u n i t y a n d p y r i m i d i n e sy n t h e si s, b u t a l so sh e d l i g h t o n n o v e l
t u m o r - su p p r e ssi v e f u n ct i o n s o f T B K 1 a n d I K K β .
4 . 1 R o l e s o f T B K 1 i n t h e c r o s s t a l k w i t h m e t a b o l i s m
C e l l u l a r n u cl e o t i d e s a r e p i v o t a l m a t e r i a l s f o r v i r u s r e p l i ca t i o n . T h u s, n u cl e o t i d e p o o l
d e p r i va t i o n ca n b e a d e f e n si v e m e ch a n i sm a g a i n st v i r a l i n f e ct i o n , w h i ch w a s d i scu sse d
i n p a r t 1 . 5 . 1 . H o w e ve r , cu r r e n t st u d i e s m a i n l y co n ce n t r a t e d o n t h e ca t a b o l i sm o f
3 2
p r e - e x i st e d n u cl e o t i d e s, w h i l e f e w i n v e st i g a t e d h o w d e n o vo n u cl e o t i d e sy n t h e si s
p a t h w a ys a r e r e g u l a t e d b y i m m u n e r e sp o n se . O u r r e se a r ch r e v e a l e d a n i n t e r e st i n g
cr o sst a l k b e t w e e n i n n a t e i m m u n e p a t h w a ys a n d p y r i m i d i n e sy n t h e si s , i n w h i ch i m m u n e
ki n a se s d i r e ct l y p h o sp h o r y l a t e C A D a t m u l t i p l e si t e s. B l o cka d e o f d e n o vo p y r i m i d i n e
sy n t h e si s ca n b o o st i n t e r f e r o n p r o d u ct i o n i n a n t i v i r a l i m m u n i t y
1 0 5 , 1 2 6
, a n d C A D i n h i b i t i o n
m a y f u r t h e r co n t r i b u t e t o t h i s e f f e c t . I n t r i g u i n g l y , T B K 1 - d e p e n d e n t p h o sp h o r y l a t i o n
r e n d e r s p h o sp h o r i b o sy l p y r o p h o sp h a t e sy n t h e t a se 1 / 2 ( P R P S 1 / 2 ) a ct i v a t i o n t o f u e l
P R P P p r o d u ct i o n d u r i n g i m m u n e r e sp o n se
1 2 7
. B a se d o n t h e f a ct t h a t C A D - ca t a l y ze d
r e a ct i o n s a r e u p st r e a m o f t h e i n co r p o r a t i o n o f P R P P i n d e n o vo p y r i m i d i n e sy n t h e si s, w e
a ssu m e T B K 1 - m e d i a t e d P R P S 1 / 2 a ct i v a t i o n i s m o r e l i ke l y t o p r o m o t e p u r i n e sy n t h e si s ,
w h i l e p y r i m i d i n e sy n t h e si s i s b l o cke d t h r o u g h C A D su p p r e ssi o n . H e n ce , T B K 1 a ct i v a t i o n
m a y i n d u ce n u cl e o t i d e p o o l i m b a l a n ce , w h i ch ca n d i sr u p t v i r a l g e n o m e r e p l i ca t i o n a n d
f u r t h e r e n h a n ce i m m u n e d e f e n se
8 2 , 8 3 , 1 2 8
.
A s d i scu sse d i n 1 . 4 . 3 , r e st r i ct i o n o f g l yco l ysi s a ct s a s a n o t h e r st r a t e g y t o r e si st
p a t h o g e n i n f e ct i o n . B y su p p r e ssi n g C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n , T B K 1 a n d I K K β
ca n i n h i b i t g l yco l ysi s u p o n i m m u n e a ct i va t i o n . H o w e v e r , T B K 1 h a s b e e n p r e v i o u sl y
ch a r a ct e r i ze d a s a st i m u l a t o r o f g l yco l ysi s. D u r i n g d e n t r i t i c ce l l s a ct i v a t i o n , T B K 1
p o t e n t i a t e s g l yco l ysi s v i a a ct i v a t i n g S T A T 3 a n d e n h a n ci n g t h e a sso ci a t i o n b e t w e e n H K 2
a n d m i t o ch o n d r i a
1 2 9
. V e s i cl e t r a n sp o r t e r co m p l e x su b u n i t E x o 8 4 i s a ct i v a t e d b y T B K 1 t o
p r o m o t e g l u co se t r a n sp o r t e r G L U T 4 t r a f f i c t o t h e p l a sm a m e m b r a n e
1 3 0
. G r o w t h f a ct o r s
3 3
p a t h w a ys u t i l i z e T B K 1 t o st i m u l a t e m T O R a n d b o o st a e r o b i c g l yco l ysi s i n ca n ce r ce l l s
1 3 1
.
D e sp i t e se e m i n g l y co n t r a d i ct o r y , t h e se r e su l t s d e p i ct a d u a l r o l e o f T B K 1 i n r e g u l a t i n g
g l yco l ysi s: w h e n ce l l s a r e h i g h l y p r o l i f e r a t i v e ( i . e . a ct i va t e d i m m u n e ce l l s o r ca n ce r ce l l s) ,
T B K 1 i s a ct i v a t e d i n a n i m m u n e - i n d e p e n d e n t m a n n e r a n d a u g m e n t s g l yco l ysi s t o sa t i sf y
t h e a n a b o l i c d e m a n d ; w h e n ce l l s a r e i n f e ct e d b y p a t h o g e n s , i n n a t e i m m u n e p a t h w a ys
a ct i v a t e T B K 1 t o b l o ck C A D - m e d i a t e d R e l A d e a m i d a t i o n a n d i n h i b i t g l yco l ysi s.
M o r e o v e r , a ct i v a t i o n o f i m m u n e ce l l s r e q u i r e m e t a b o l i sm r e p r o g r a m m i n g t o w a r d s
a e r o b i c g l yco l ysi s
1 3 2
. N u cl e o t i d e sy n t h e si s i s a l so u p - r e g u l a t e d i n su p p o r t o f
p r o l i f e r a t i o n
1 3 3
. A s su ch , T B K 1 a n d I K K β a r e l i ke l y t o i m p e d e i m m u n e ce l l a ct i v a t i o n
p r i m e d b y P R R l i g a n d s ( i . e . L P S ) . W e r e a so n t h a t T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D
su p p r e ssi o n i s a t e m p o r a r y e v e n t i n i m m u n e ce l l s . A s sh o w n b y F i g 2 C , L P S - i n d u ce d
C A D S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n p e a ke d a t 3 h o u r s p o st st i m u l a t i o n a n d d e cr e a se d a t 6 h o u r s
p o st st i m u l a t i o n i n T H P - 1 ce l l s. B a se d o n t h i s r e su l t , w e h y p o t h e si z e t h a t
T B K 1 - m e d i a t e d C A D p h o sp h o r y l a t i o n i s m o r e l i ke l y a n a cu t e r e sp o n se t o st i m u l a t i o n i n
i m m u n e ce l l s. I n t e r m s o f p r o l o n g e d e f f e c t s, a ct i v a t i o n o f g l yco l ysi s a n d p y r i m i d i n e
sy n t h e si s w i l l b e m o r e p r e d o m i n a n t t o su st a i n p r o l i f e r a t i o n o f i m m u n e ce l l s.
3 4
4 . 2 R e g u l a t i o n o f C A D a c t i v i t y i n c a n c e r
M e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g i s o n e o f t h e h a l l m a r ks o f ca n ce r
1 3 4
. H yp e r - p r o l i f e r a t i o n o f
t u m o r ce l l s co n f e r s h i g h d e p e n d e n cy o n d e n o vo n u cl e o t i d e sy n t h e si s b e ca u se
n u cl e o t i d e sy n t h e si s v i a sa l v a g e p a t h w a ys i s i n su f f i ci e n t t o m e e t t h e e x ce ssi ve d e m a n d
f o r n u cl e o t i d e s
1 3 5
. T h e r e f o r e , C A D a ct i v a t i o n p r e su m a b l y co n si t i t u t e s a cr u ci a l p a r t o f
t u m o r m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g . E x p r e ssi o n l e v e l o f C A D i s i n v e r se l y co r r e l a t e d w i t h t h e
p r o g n o si s o f m u l t i p l e t y p e s o f ca n ce r
1 3 6
, su p p o r t i n g i t s co n t r i b u t i o n t o f u e l ca n ce r ce l l
p r o l i f e r a t i o n . R e se a r ch e r s h a v e r e p o r t e d t h a t ca n ce r ce l l s m a i n l y a d o p t t w o st r a t e g i e s t o
e n h a n ce C A D - m e d i a t e d D H O sy n t h e si s. F i r st , C A D ca n b e p h o sp h o r y l a t e d a n d
a ct i v a t e d b y m u l t i p l e o n co g e n i c p r o t e i n ki n a se s, a s d i scu sse d p r e v i o u sl y i n 1 . 5 . 3 .
B e si d e s ki n a se s, sm a l l G T P a se R h e b st i m u l a t e s C P S a se a ct i v i t y o f C A D i n a
G T P - d e p e n d e n t m a n n e r
1 3 7
. A s t u m o r - su p p r e sso r T S C 1 / 2 ca n st i m u l a t e R h e b G T P a se
a ct i v i t y
1 3 8
, g e n e t i c l o ss o f T S C 1 / 2 , a co m m o n e v e n t i n t u m o r i g e n e si s, i s a b l e t o e m p o w e r
C A D a ct i v a t i o n . S e co n d l y , u r e a cy cl e i s d y sr e g u l a t e d i n ca n ce r ce l l s t o m a i n t a i n
su b st r a t e a v a i l a b i l i t y o f C A D . C a r b a m o y l p h o sp h a t e sy n t h e t a se 1 ( C P S 1 ) e x p r e ssi o n i s
d o w n r e g u l a t e d i n h e p a t o ce l l u l a r ca r ci n o m a ce l l s t o b l o ck g l u t a m i n e co n su m p t i o n b y u r e a
cy cl e
1 3 9
. A sp a r t a t e i s a l so e x cl u d e d f r o m u r e a cy cl e t h r o u g h r e p r e ssi o n o f
a r g i n i n o su cci n a t e sy n t h a se 1 ( A S S 1 ) e x p r e ssi o n i n m u l t i p l e t y p e s o f ca n ce r
1 4 0
. A s a
r e su l t , g l u t a m i n e a n d a sp a r t a t e f l u x a r e f u n n e l e d t o C A D - m e d i a t e d p y r i m i d i n e sy n t h e si s ,
w h i c h b o o st s n u cl e o t i d e su p p l y .
3 5
4 . 3 H o w c a n c e r c e l l s e v a d e C A D s u p p r e s s i o n
S o f a r , t h e o n l y kn o w n i n h i b i t o r y m e ch a n i sm o f C A D i s t h e n e g a t i v e f e e d b a ck v i a
U T P
1 1 7
. O u r st u d y f o r t h e f i r st t i m e d e m o n st r a t e s a n o v e l n e g a t i v e r e g u l a t o r y m e ch a n i sm
o f C A D , sh o w i n g t h a t T B K 1 a n d I K K β ca n d i r e ct l y p h o sp h o r y l a t e a n d i n h i b i t C A D . A s
su ch , w e p r e d i ct t h a t T B K 1 / I K K β ca n e x e r t a t u m o r - su p p r e ssi v e e f f e c t i n v a r i o u s ca n ce r
su ch a s co l o r e ct a l ca n ce r . S u r p r i si n g l y , C A D i n t h e m a j o r i t y o f ca n ce r ce l l l i n e s i s
r e f r a ct o r y o r n o t r e sp o n si v e t o i n h i b i t i o n m e d i a t e d b y T B K 1 / I K K β , su g g e st i n g t h a t ca n ce r
ce l l s a r e a b l e t o e sca p e f r o m t h i s t u m o r - su p p r e ssi v e m e ch a n i sm . I n st e a d , so m e ca n ce r
ce l l s m a y e x p l o i t T B K 1 t o p r o m o t e t u m o r i g e n e si s
3 8 - 4 1
.
T h e r e a r e so m e p o ssi b l e t a ct i cs d e p l o y e d b y ca n ce r ce l l s t o e v a d e C A D i n h i b i t i o n :
( 1 ) r e g u l a t i o n o f T B K 1 su b st r a t e p r e f e r e n ce ; ( 2 ) m i t i g a t i n g C A D su p p r e ssi o n b y
i n t e n si f y i n g p h o sp h o r y l a t i o n o f a ct i v a t i n g si t e s; ( 3 ) a l t e r a t i o n o f C A D su b ce l l u l a r
l o ca l i z a t i o n . A T B K 1 - d e p e n d e n t p h o sp h o p r o t e o m i cs a n a l y si s i n a l u n g a d e n o ca r ci n o m a
ce l l l i n e A 5 4 9 , i d e n t i f i e d t h a t b o t h C A D S 1 8 5 9 a n d S 1 8 2 8 p h o sp h o r y l a t i o n d e cl i n e d a f t e r
kn o cki n g d o w n T B K 1 , w h i l e t h e a b u n d a n ce o f t h e f o r m e r w a s si g n i f i ca n t l y h i g h e r t h a n
t h e l a t t e r
3 3
. H o w e v e r , C A D S 1 4 7 p h o sp h o r y l a t i o n w a s n o t ch a r a ct e r i z e d i n t h i s
p r o t e o m i cs d a t a . C o n si d e r i n g t h a t C A D S 1 8 5 9 i s a S 6 K - d o m i n a t e d si t e
1 1 0
a n d T B K 1 ca n
a ct i v a t e m T O R i n A 5 4 9 ce l l s
1 3 1
, w e su r m i se t h a t T B K 1 - m T O R - S 6 K - C A D p a t h w a y i s
3 6
m u ch m o r e p r e d o m i n a n t t h e n T B K 1 - m e d i a t e d C A D i n h i b i t i o n i n t h i s ce l l l i n e .
S u b st r a t e p r e f e r e n ce o f T B K 1 h a s b e e n a n i n t r i g u i n g t o p i c d u e t o t h e co m p l e x i t y o f
T B K 1 f u n ct i o n s. I t i s g e n e r a l l y b e l i e v e d t h a t t h e si g n a l t r a n sd u ct i o n n e t w o r k o f T B K 1 i s
co o r d i n a t e d b y d i f f e r e n t co - f a ct o r s
1 4 1 , 1 4 2
. T B K 1 - d e p e n d e n t I R F 3 a ct i v a t i o n r e q u i r e s
u p st r e a m a d a p t o r p r o t e i n S T I N G , M A V S o r T R I F a s a sca f f o l d t o f a ci l i t a t e t h e i r
i n t e r a ct i o n
1 4 3 , 1 4 4
. I n o t h e r w o r d s, T B K 1 - i n d u ce d I R F 3 p h o sh o r yl a t i o n o n l y o ccu r s w h e n
i n n a t e i m m u n e si g n a l i n g p a t h w a ys a r e a ct i v a t e d . U p o n st i m u l a t i o n b y g r o w t h f a ct o r s ,
T B K B P 1 , P K C ζ a n d C A R D 1 0 a sse m b l e a si g n a l i n g co m p l e x w i t h T B K 1 , w h i ch i s
i n d i sp e n sa b l e f o r T B K 1 - m e d i a t e d si g n a l t r a n sd u ct i o n
1 3 1
. T h e se m e ch a n i sm s d r i v e n b y
d i f f e r e n t sca f f o l d p r o t e i n s co l l a b o r a t e l y e n su r e t h e a ccu r a cy o f T B K 1 - m e d i a t e d si g n a l
t r a n sd u ct i o n , a v o i d i n g e r r o n e o u s a ct i v a t i o n o f a u t o i m m u n i t y w h e n T B K 1 i s i n v o l ve d i n
f u n d a m e n t a l b i o l o g i ca l p r o ce ss. T h e r e f o r e , t u m o r ce l l s ca n e x p l o i t T B K 1 t o r e g u l a t e
o n co g e n e si s w h i l e b y p a ssi n g i n n a t e i m m u n e a ct i v a t i o n . I n r e n a l ce l l ca r ci n o m a , l o ss o f
t u m o r - su p p r e sso r g e n e V H L e l i ci t s T B K 1 a ct i v a t i o n t o p r o m o t e t u m o r p r o g r e ssi o n w h i l e
I R F 3 a n d S T I N G a r e si l e n ce d
1 4 5
. H e n ce , i t i s w o r t h y t o e x p l o r e co - f a ct o r s t h a t a r e
i n v o l ve d i n T B K 1 - C A D i n t e r a ct i o n .
A l t e r a t i o n o f C A D su b ce l l u l a r l o ca l i z a t i o n ca n b e a n o t h e r p o t e n t i a l st r a t e g y t o e v a d e
i n h i b i t i o n b y T B K 1 a n d I K K β . A s a p a r a l l e l e v e n t t o C A D a ct i v a t i o n , o n co g e n i c f a ct o r s
ca n m o d u l a t e C A D su b ce l l u l a r l o ca l i z a t i o n . M A P K - m e d i a t e d T 4 5 6 p h o sp h o r y l a t i o n
3 7
f o st e r s C A D n u cl e a r t r a n sl o ca t i o n
1 4 6
. R h e b ca n t e t h e r C A D t o l y so so m e m e m b r a n e ,
w h e r e i t i s m o r e p r o x i m a l t o i t s a m i n o a ci d su b st r a t e s
1 3 5
. M e a n w h i l e , f u n ct i o n s o f T B K 1
a r e h i g h l y d e p e n d e n t o n i t s su b ce l l u l a r l o ca l i z a t i o n . M i t o ch o n d r i a d a m a g e se q u e st e r s
T B K 1 a t m i t o ch o n d r i a t o p r o m o t e m i t o p h a g y . A s a r e su l t , T B K 1 i s u n a b l e t o u n d e r g o
ce n t r o so m e t r a n sl o ca t i o n d u r i n g G 2 / M t r a n si t i o n , se r v i n g a s a m e ch a n i sm b y w h i ch
m i t o ch o n d r i a d a m a g e i n d u ce s ce l l cy cl e a r r e st
1 4 7
. W h e n a ct i v a t e d b y R N A se n si n g
p a t h w a ys, p a r t i t i o n t o G o l g i a p p a r a t u s co n f e r s o p t i m a l a ct i v a t i o n o f T B K 1
1 4 8
. T h u s,
ca n ce r ce l l s m a y se g r e g a t e C A D a n d T B K 1 / I K K β t o d i st i n ct su b ce l l u l a r co m p a r t m e n t s t o
i so l a t e C A D f r o m T B K 1 / I K K β .
T o su m u p , o u r st u d y h i g h l i g h t s a n o v e l cr o sst a l k i n w h i ch i m m u n e a ct i v a t i o n
su p p r e ss e s d e n o vo p y r i m i d i n e sy n t h e si s t h r o u g h T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D
p h o sp h o r y l a t i o n . T h i s p r o ce ss i s cr i t i ca l f o r b o o st i n g N F - κB a ct i v i t y u p o n i m m u n e
a ct i v a t i o n a n d ca n r e st r i ct a e r o b i c g l yco l ysi s i n co l o r e ct a l ca n ce r ce l l s. I n f u t u r e st u d i e s,
w e w i l l f u r t h e r i n v e st i g a t e w h e t h e r T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d C A D su p p r e ssi o n ca n i n h i b i t
v i r u s r e p l i ca t i o n , a n d h o w ca n ce r ce l l s e v a d e t h i s p r o ce ss.
3 8
R e f e r e n c e
1 . T a k e u ch i O , A ki r a S . P a t t e r n r e co g n i t i o n r e ce p t o r s a n d i n f l a m m a t i o n . C e l l .
2 0 1 0 ; 1 4 0 ( 6 ) : 8 0 5 - 8 2 0 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 0 . 0 1 . 0 2 2
2 . Z i n d e l J, K u b e s P . D A M P s, P A M P s, a n d L A M P s i n I m m u n i t y a n d S t e r i l e I n f l a m m a t i o n .
A n n u R e v P a t h o l . 2 0 2 0 ; 1 5 : 4 9 3 - 5 1 8 . d o i : 1 0 . 1 1 4 6 / a n n u r e v - p a t h m e ch d i s- 0 1 2 4 1 9 - 0 3 2 8 4 7
3 . G o n g T , L i u L , Ji a n g W , Z h o u R . D A M P - se n si n g r e ce p t o r s i n st e r i l e i n f l a m m a t i o n a n d
i n f l a m m a t o r y d i se a se s. N a t R e v I m m u n o l . 2 0 2 0 ; 2 0 ( 2 ) : 9 5 - 1 1 2 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 7 7 - 0 1 9 - 0 2 1 5 - 7
4 . R a m o s H C , R u m b o M , S i r a r d JC . B a ct e r i a l f l a g e l l i n s: m e d i a t o r s o f p a t h o g e n i ci t y a n d
h o st i m m u n e r e sp o n se s i n m u co sa . T r e n d s M i cr o b i o l . 2 0 0 4 ; 1 2 ( 1 1 ) : 5 0 9 - 5 1 7 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . t i m . 2 0 0 4 . 0 9 . 0 0 2
5 . P a t e l S . D a n g e r - A sso ci a t e d M o l e cu l a r P a t t e r n s ( D A M P s) : t h e D e r i va t i v e s a n d
T r i g g e r s o f I n f l a m m a t i o n . C u r r A l l e r g y A st h m a R e p . 2 0 1 8 ; 1 8 ( 1 1 ) : 6 3 . P u b l i sh e d 2 0 1 8 S e p
2 8 . d o i : 1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 8 8 2 - 0 1 8 - 0 8 1 7 - 3
6 . T h o m p so n M R , K a m i n ski JJ, K u r t - Jo n e s E A , F i t z g e r a l d K A . P a t t e r n r e co g n i t i o n
r e ce p t o r s a n d t h e i n n a t e i m m u n e r e sp o n se t o v i r a l i n f e ct i o n . V i r u se s . 2 0 1 1 ; 3 ( 6 ) : 9 2 0 - 9 4 0 .
d o i : 1 0 . 3 3 9 0 / v 3 0 6 0 9 2 0
7 . B a i L , L i W , Z h e n g W , X u D , C h e n N , C u i J. P r o m i si n g t a r g e t s b a se d o n p a t t e r n
r e co g n i t i o n r e ce p t o r s f o r ca n ce r i m m u n o t h e r a p y . P h a r m a co l R e s . 2 0 2 0 ; 1 5 9 : 1 0 5 0 1 7 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . p h r s. 2 0 2 0 . 1 0 5 0 1 7
8 . H e n e ka M T , C a r so n M J, E l K h o u r y J, e t a l . N e u r o i n f l a m m a t i o n i n A l z h e i m e r ' s d i se a se .
L a n ce t N e u r o l . 2 0 1 5 ; 1 4 ( 4 ) : 3 8 8 - 4 0 5 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / S 1 4 7 4 - 4 4 2 2 ( 1 5 ) 7 0 0 1 6 - 5
9 . W a l sh D , M cC a r t h y J, O ' D r i sco l l C , M e l g a r S . P a t t e r n r e co g n i t i o n r e ce p t o r s- - m o l e cu l a r
o r ch e st r a t o r s o f i n f l a m m a t i o n i n i n f l a m m a t o r y b o w e l d i se a se . C yt o ki n e G r o w t h F a ct o r
R e v . 2 0 1 3 ; 2 4 ( 2 ) : 9 1 - 1 0 4 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cy t o g f r . 2 0 1 2 . 0 9 . 0 0 3
1 0 . L o o Y M , G a l e M Jr . I m m u n e si g n a l i n g b y R I G - I - l i ke r e ce p t o r s. I m m u n i t y .
2 0 1 1 ; 3 4 ( 5 ) : 6 8 0 - 6 9 2 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . i m m u n i . 2 0 1 1 . 0 5 . 0 0 3
1 1 . B r i a r d B , P l a ce D E , K a n n e g a n t i T D . D N A S e n si n g i n t h e I n n a t e I m m u n e R e sp o n se .
P h ysi o l o g y ( B e t h e sd a ) . 2 0 2 0 ; 3 5 ( 2 ) : 1 1 2 - 1 2 4 . d o i : 1 0 . 1 1 5 2 / p h y si o l . 0 0 0 2 2 . 2 0 1 9
3 9
1 2 . W a n g L , W e n M , C a o X . N u cl e a r h n R N P A 2 B 1 i n i t i a t e s a n d a m p l i f i e s t h e i n n a t e
i m m u n e r e sp o n se t o D N A v i r u se s. S ci e n ce . 2 0 1 9 ; 3 6 5 ( 6 4 5 4 ) : e a a v 0 7 5 8 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci e n ce . a a v 0 7 5 8
1 3 . L a h a y e X , G e n t i l i M , S i l v i n A , e t a l . N O N O D e t e ct s t h e N u cl e a r H I V C a p si d t o
P r o m o t e cG A S - M e d i a t e d I n n a t e I m m u n e A ct i v a t i o n . C e l l . 2 0 1 8 ; 1 7 5 ( 2 ) : 4 8 8 - 5 0 1 . e 2 2 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 8 . 0 8 . 0 6 2
1 4 . Z h a o Y , K u a n g M , L i J, e t a l . S A R S - C o V - 2 sp i ke p r o t e i n i n t e r a ct s w i t h a n d a ct i v a t e s
T L R 4 . C e l l R e s . 2 0 2 1 ; 3 1 ( 7 ) : 8 1 8 - 8 2 0 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 4 2 2 - 0 2 1 - 0 0 4 9 5 - 9
1 5 . S e t h R B , S u n L , C h e n Z J. A n t i v i r a l i n n a t e i m m u n i t y p a t h w a ys. C e l l R e s .
2 0 0 6 ; 1 6 ( 2 ) : 1 4 1 - 1 4 7 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / sj . cr . 7 3 1 0 0 1 9
1 6 . W u B , H u r S . H o w R I G - I l i ke r e ce p t o r s a ct i v a t e M A V S . C u r r O p i n V i r o l .
2 0 1 5 ; 1 2 : 9 1 - 9 8 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . co v i r o . 2 0 1 5 . 0 4 . 0 0 4
1 7 . V a s h i N , B a kh o u m S F . T h e E v o l u t i o n o f S T I N G S i g n a l i n g a n d I t s I n v o l ve m e n t i n
C a n ce r . T r e n d s B i o ch e m S ci . 2 0 2 1 ; 4 6 ( 6 ) : 4 4 6 - 4 6 0 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . t i b s. 2 0 2 0 . 1 2 . 0 1 0
1 8 . C h e n Q , S u n L , C h e n Z J. R e g u l a t i o n a n d f u n ct i o n o f t h e cG A S - S T I N G p a t h w a y o f
cy t o so l i c D N A se n si n g . N a t I m m u n o l . 2 0 1 6 ; 1 7 ( 1 0 ) : 1 1 4 2 - 1 1 4 9 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n i . 3 5 5 8
1 9 . H o p f n e r K P , H o r n u n g V . M o l e cu l a r m e ch a n i sm s a n d ce l l u l a r f u n ct i o n s o f
cG A S - S T I N G si g n a l l i n g . N a t R e v M o l C e l l B i o l . 2 0 2 0 ; 2 1 ( 9 ) : 5 0 1 - 5 2 1 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 8 0 - 0 2 0 - 0 2 4 4 - x
2 0 . V i d y a M K , K u m a r V G , S e j i a n V , B a g a t h M , K r i sh n a n G , B h a t t a R . T o l l - l i ke r e ce p t o r s:
S i g n i f i ca n ce , l i g a n d s, si g n a l i n g p a t h w a ys, a n d f u n ct i o n s i n m a m m a l s. I n t R e v I m m u n o l .
2 0 1 8 ; 3 7 ( 1 ) : 2 0 - 3 6 . d o i : 1 0 . 1 0 8 0 / 0 8 8 3 0 1 8 5 . 2 0 1 7 . 1 3 8 0 2 0 0
2 1 . A l H a m r a sh d i M , B r a d y G . R e g u l a t i o n o f I R F 3 a ct i v a t i o n i n h u m a n a n t i v i r a l si g n a l i n g
p a t h w a ys. B i o ch e m P h a r m a co l . 2 0 2 2 ; 2 0 0 : 1 1 5 0 2 6 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . b cp . 2 0 2 2 . 1 1 5 0 2 6
2 2 . M u r r a y P J. T h e JA K - S T A T si g n a l i n g p a t h w a y: i n p u t a n d o u t p u t i n t e g r a t i o n . J
I m m u n o l . 2 0 0 7 ; 1 7 8 ( 5 ) : 2 6 2 3 - 2 6 2 9 . d o i : 1 0 . 4 0 4 9 / j i m m u n o l . 1 7 8 . 5 . 2 6 2 3
2 3 . S ch o g g i n s JW . I n t e r f e r o n - S t i m u l a t e d G e n e s: W h a t D o T h e y A l l D o ? . A n n u R e v V i r o l .
2 0 1 9 ; 6 ( 1 ) : 5 6 7 - 5 8 4 . d o i : 1 0 . 1 1 4 6 / a n n u r e v - vi r o l o g y- 0 9 2 8 1 8 - 0 1 5 7 5 6
4 0
2 4 . Z h a o B , D u F , X u P , e t a l . A co n se r v e d P L P L R T / S D m o t i f o f S T I N G m e d i a t e s t h e
r e cr u i t m e n t a n d a ct i v a t i o n o f T B K 1 . N a t u r e . 2 0 1 9 ; 5 6 9 ( 7 7 5 8 ) : 7 1 8 - 7 2 2 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 8 6 - 0 1 9 - 1 2 2 8 - x
2 5 . C h e n J, W e i X , W a n g X , e t a l . T B K 1 - M E T T L 3 a x i s f a ci l i t a t e s a n t i v i r a l i m m u n i t y . C e l l
R e p . 2 0 2 2 ; 3 8 ( 7 ) : 1 1 0 3 7 3 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l r e p . 2 0 2 2 . 1 1 0 3 7 3
2 6 . P r a b a ka r a n T , B o d d a C , K r a p p C , e t a l . A t t e n u a t i o n o f cG A S - S T I N G si g n a l i n g i s
m e d i a t e d b y a p 6 2 / S Q S T M 1 - d e p e n d e n t a u t o p h a g y p a t h w a y a ct i v a t e d b y T B K 1 . E M B O
J. 2 0 1 8 ; 3 7 ( 8 ) : e 9 7 8 5 8 . d o i : 1 0 . 1 5 2 5 2 / e m b j . 2 0 1 7 9 7 8 5 8
2 7 . W i l d P , F a r h a n H , M cE w a n D G , e t a l . P h o sp h o r y l a t i o n o f t h e a u t o p h a g y r e ce p t o r
o p t i n e u r i n r e st r i ct s S a l m o n e l l a g r o w t h . S ci e n ce . 2 0 1 1 ; 3 3 3 ( 6 0 3 9 ) : 2 2 8 - 2 3 3 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci e n ce . 1 2 0 5 4 0 5
2 8 . Z h a o W . N e g a t i ve r e g u l a t i o n o f T B K 1 - m e d i a t e d a n t i v i r a l i m m u n i t y . F E B S L e t t .
2 0 1 3 ; 5 8 7 ( 6 ) : 5 4 2 - 5 4 8 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . f e b sl e t . 2 0 1 3 . 0 1 . 0 5 2
2 9 . P i l l i M , A r ko - M e n sa h J, P o n p u a k M , e t a l . T B K - 1 p r o m o t e s a u t o p h a g y- m e d i a t e d
a n t i m i cr o b i a l d e f e n se b y co n t r o l l i n g a u t o p h a g o so m e m a t u r a t i o n . I m m u n i t y .
2 0 1 2 ; 3 7 ( 2 ) : 2 2 3 - 2 3 4 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . i m m u n i . 2 0 1 2 . 0 4 . 0 1 5
3 0 . N e w m a n A C , S ch o l e f i e l d C L , K e m p A J, e t a l . T B K 1 ki n a se a d d i ct i o n i n l u n g ca n ce r
ce l l s i s m e d i a t e d v i a a u t o p h a g y o f T a x 1 b p 1 / N d p 5 2 a n d n o n - ca n o n i ca l N F - κB si g n a l l i n g .
P L o S O n e . 2 0 1 2 ; 7 ( 1 1 ) : e 5 0 6 7 2 . d o i : 1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p o n e . 0 0 5 0 6 7 2
3 1 . H e o JM , O r d u r e a u A , S w a r u p S , e t a l . R A B 7 A p h o sp h o r y l a t i o n b y T B K 1 p r o m o t e s
m i t o p h a g y v i a t h e P I N K - P A R K I N p a t h w a y . S ci A d v . 2 0 1 8 ; 4 ( 1 1 ) : e a a v 0 4 4 3 . P u b l i sh e d
2 0 1 8 N o v 2 1 . d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci a d v . a a v 0 4 4 3
3 2 . S a r r a f S A , S i d e r i s D P , G i a g t zo g l o u N , e t a l . P I N K 1 / P a r ki n I n f l u e n ce s C e l l C y cl e b y
S e q u e st e r i n g T B K 1 a t D a m a g e d M i t o ch o n d r i a , I n h i b i t i n g M i t o si s. C e l l R e p .
2 0 1 9 ; 2 9 ( 1 ) : 2 2 5 - 2 3 5 . e 5 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l r e p . 2 0 1 9 . 0 8 . 0 8 5
3 3 . K i m JY , W e l sh E A , O g u z U , e t a l . D i sse ct i o n o f T B K 1 si g n a l i n g v i a
p h o sp h o p r o t e o m i cs i n l u n g ca n ce r ce l l s. P r o c N a t l A ca d S ci U S A .
2 0 1 3 ; 1 1 0 ( 3 0 ) : 1 2 4 1 4 - 1 2 4 1 9 . d o i : 1 0 . 1 0 7 3 / p n a s. 1 2 2 0 6 7 4 1 1 0
3 4 . P i l l a i S , N g u ye n J, Jo h n so n J, H a u r a E , C o p p o l a D , C h e l l a p p a n S . T a n k b i n d i n g
ki n a se 1 i s a ce n t r o so m e - a sso ci a t e d ki n a se n e ce ssa r y f o r m i cr o t u b u l e d y n a m i cs a n d
m i t o si s. N a t C o m m u n . 2 0 1 5 ; 6 : 1 0 0 7 2 . P u b l i sh e d 2 0 1 5 D e c 1 0 .
4 1
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n co m m s1 0 0 7 2
3 5 . K w o n J, B a kh o u m S F . T h e C yt o so l i c D N A - S e n si n g cG A S - S T I N G P a t h w a y i n C a n ce r .
C a n ce r D i sco v . 2 0 2 0 ; 1 0 ( 1 ) : 2 6 - 3 9 . d o i : 1 0 . 1 1 5 8 / 2 1 5 9 - 8 2 9 0 . C D - 1 9 - 0 7 6 1
3 6 . B o d u r C , K a z yke n D , H u a n g K , e t a l . T h e I K K - r e l a t e d ki n a se T B K 1 a ct i v a t e s
m T O R C 1 d i r e ct l y i n r e sp o n se t o g r o w t h f a ct o r s a n d i n n a t e i m m u n e a g o n i st s. E M B O J.
2 0 1 8 ; 3 7 ( 1 ) : 1 9 - 3 8 . d o i : 1 0 . 1 5 2 5 2 / e m b j . 2 0 1 6 9 6 1 6 4
3 7 . T o o l e y A S , K a z yke n D , B o d u r C , G o n z a l e z I E , F i n g a r D C . T h e i n n a t e i m m u n e ki n a se
T B K 1 d i r e ct l y i n cr e a se s m T O R C 2 a ct i v i t y a n d d o w n st r e a m si g n a l i n g t o A kt . J B i o l C h e m .
2 0 2 1 ; 2 9 7 ( 2 ) : 1 0 0 9 4 2 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . j b c. 2 0 2 1 . 1 0 0 9 4 2
3 8 . O u Y H , T o r r e s M , R a m R , e t a l . T B K 1 d i r e ct l y e n g a g e s A kt / P K B su r v i va l si g n a l i n g t o
su p p o r t o n co g e n i c t r a n sf o r m a t i o n . M o l C e l l . 2 0 1 1 ; 4 1 ( 4 ) : 4 5 8 - 4 7 0 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . m o l ce l . 2 0 1 1 . 0 1 . 0 1 9
3 9 . C o o p e r JM , O u Y H , M cM i l l a n E A , e t a l . T B K 1 P r o v i d e s C o n t e x t - S e l e ct i v e S u p p o r t o f
t h e A ct i v a t e d A K T / m T O R P a t h w a y i n L u n g C a n ce r . C a n ce r R e s . 2 0 1 7 ; 7 7 ( 1 8 ) : 5 0 7 7 - 5 0 9 4 .
d o i : 1 0 . 1 1 5 8 / 0 0 0 8 - 5 4 7 2 . C A N - 1 7 - 0 8 2 9
4 0 . C h e n W , L u o K , K e Z , e t a l . T B K 1 P r o m o t e B l a d d e r C a n ce r C e l l P r o l i f e r a t i o n a n d
M i g r a t i o n v i a A kt S i g n a l i n g . J C a n ce r . 2 0 1 7 ; 8 ( 1 0 ) : 1 8 9 2 - 1 8 9 9 . P u b l i sh e d 2 0 1 7 Ju l 3 .
d o i : 1 0 . 7 1 5 0 / j ca . 1 7 6 3 8
4 1 . B a r b i e D A , T a m a y o P , B o e h m JS , e t a l . S y st e m a t i c R N A i n t e r f e r e n ce r e v e a l s t h a t
o n co g e n i c K R A S - d r i v e n ca n ce r s r e q u i r e T B K 1 . N a t u r e . 2 0 0 9 ; 4 6 2 ( 7 2 6 9 ) : 1 0 8 - 1 1 2 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n a t u r e 0 8 4 6 0
4 2 . X u D , Ji n T , Z h u H , e t a l . T B K 1 S u p p r e sse s R I P K 1 - D r i ve n A p o p t o si s a n d
I n f l a m m a t i o n d u r i n g D e v e l o p m e n t a n d i n A g i n g . C e l l . 2 0 1 8 ; 1 7 4 ( 6 ) : 1 4 7 7 - 1 4 9 1 . e 1 9 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 8 . 0 7 . 0 4 1
4 3 . A n t o n i a R J, C a st i l l o J, H e r r i n g L E , e t a l . T B K 1 L i m i t s m T O R C 1 b y P r o m o t i n g
P h o sp h o r yl a t i o n o f R a p t o r S e r 8 7 7 . S ci R e p . 2 0 1 9 ; 9 ( 1 ) : 1 3 4 7 0 . P u b l i sh e d 2 0 1 9 S e p 1 7 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 0 1 9 - 4 9 7 0 7 - 8
4 4 . L i u S , C h e n J, C a i X , e t a l . M A V S r e cr u i t s m u l t i p l e u b i q u i t i n E 3 l i g a se s t o a ct i v a t e
a n t i v i r a l si g n a l i n g ca sca d e s. E l i f e . 2 0 1 3 ; 2 : e 0 0 7 8 5 . P u b l i sh e d 2 0 1 3 A u g 1 4 .
d o i : 1 0 . 7 5 5 4 / e L i f e . 0 0 7 8 5
4 2
4 5 . K i m Y C , L e e S E , K i m S K , e t a l . T o l l - l i ke r e ce p t o r m e d i a t e d i n f l a m m a t i o n r e q u i r e s
F A S N - d e p e n d e n t M Y D 8 8 p a l m i t o y l a t i o n . N a t C h e m B i o l . 2 0 1 9 ; 1 5 ( 9 ) : 9 0 7 - 9 1 6 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 8 9 - 0 1 9 - 0 3 4 4 - 0
4 6 . W i l l i a m s L M , G i l m o r e T D . L o o ki n g D o w n o n N F - κB . M o l C e l l B i o l .
2 0 2 0 ; 4 0 ( 1 5 ) : e 0 0 1 0 4 - 2 0 . P u b l i sh e d 2 0 2 0 Ju l 1 4 . d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / M C B . 0 0 1 0 4 - 2 0
4 7 . H e i ssm e y e r V , K r a p p m a n n D , W u l cz yn F G , S ch e i d e r e i t C . N F - ka p p a B p 1 0 5 i s a
t a r g e t o f I ka p p a B ki n a se s a n d co n t r o l s si g n a l i n d u ct i o n o f B cl - 3 - p 5 0 co m p l e x e s. E M B O J.
1 9 9 9 ; 1 8 ( 1 7 ) : 4 7 6 6 - 4 7 7 8 . d o i : 1 0 . 1 0 9 3 / e m b o j / 1 8 . 1 7 . 4 7 6 6
4 8 . L a w r e n ce T . T h e n u cl e a r f a ct o r N F - ka p p a B p a t h w a y i n i n f l a m m a t i o n . C o l d S p r i n g
H a r b P e r sp e ct B i o l . 2 0 0 9 ; 1 ( 6 ) : a 0 0 1 6 5 1 . d o i : 1 0 . 1 1 0 1 / csh p e r sp e ct . a 0 0 1 6 5 1
4 9 . S a ka m o t o K , H i ki b a Y , N a ka g a w a H , e t a l . P r o m o t i o n o f D N A r e p a i r b y n u cl e a r I K K β
p h o sp h o r y l a t i o n o f A T M i n r e sp o n se t o g e n o t o x i c st i m u l i . O n co g e n e .
2 0 1 3 ; 3 2 ( 1 4 ) : 1 8 5 4 - 1 8 6 2 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / o n c. 2 0 1 2 . 1 9 2
5 0 . I r e l a n JT , M u r p h y T J, D e Je su s P D , e t a l . A r o l e f o r I ka p p a B ki n a se 2 i n b i p o l a r
sp i n d l e a sse m b l y . P r o c N a t l A ca d S ci U S A . 2 0 0 7 ; 1 0 4 ( 4 3 ) : 1 6 9 4 0 - 1 6 9 4 5 .
d o i : 1 0 . 1 0 7 3 / p n a s. 0 7 0 6 4 9 3 1 0 4
5 1 . X i a Y , P a d r e R C , D e M e n d o z a T H , B o t t e r o V , T e r g a o n ka r V B , V e r m a I M .
P h o sp h o r yl a t i o n o f p 5 3 b y I ka p p a B ki n a se 2 p r o m o t e s i t s d e g r a d a t i o n b y b e t a - T r C P .
P r o c N a t l A ca d S ci U S A . 2 0 0 9 ; 1 0 6 ( 8 ) : 2 6 2 9 - 2 6 3 4 . d o i : 1 0 . 1 0 7 3 / p n a s. 0 8 1 2 2 5 6 1 0 6
5 2 . G u o Y , Y u a n C , W e g h o r st C M , L i J. I K K b e t a sp e ci f i ca l l y b i n d s t o P 1 6 a n d
p h o sp h o r y l a t e s S e r 8 o f P 1 6 . B i o ch e m B i o p h ys R e s C o m m u n . 2 0 1 0 ; 3 9 3 ( 3 ) : 5 0 4 - 5 0 8 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . b b r c. 2 0 1 0 . 0 2 . 0 3 5
5 3 . H u M C , L e e D F , X i a W , e t a l . I ka p p a B ki n a se p r o m o t e s t u m o r i g e n e si s t h r o u g h
i n h i b i t i o n o f f o r kh e a d F O X O 3 a . C e l l . 2 0 0 4 ; 1 1 7 ( 2 ) : 2 2 5 - 2 3 7 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / s0 0 9 2 - 8 6 7 4 ( 0 4 ) 0 0 3 0 2 - 2
5 4 . Y a n J, X i a n g J, L i n Y , e t a l . I n a ct i va t i o n o f B A D b y I K K i n h i b i t s T N F α - i n d u ce d
a p o p t o si s i n d e p e n d e n t l y o f N F - κB a ct i v a t i o n . C e l l . 2 0 1 3 ; 1 5 2 ( 1 - 2 ) : 3 0 4 - 3 1 5 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 2 . 1 2 . 0 2 1
5 5 . F i t zg e r a l d K A , K a g a n JC . T o l l - l i ke R e ce p t o r s a n d t h e C o n t r o l o f I m m u n i t y . C e l l .
2 0 2 0 ; 1 8 0 ( 6 ) : 1 0 4 4 - 1 0 6 6 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 2 0 . 0 2 . 0 4 1
4 3
5 6 . C h o u W C , R a m p a n e l l i E , L i X , T i n g JP . I m p a ct o f i n t r a ce l l u l a r i n n a t e i m m u n e
r e ce p t o r s o n i m m u n o m e t a b o l i sm . C e l l M o l I m m u n o l . 2 0 2 2 ; 1 9 ( 3 ) : 3 3 7 - 3 5 1 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 4 2 3 - 0 2 1 - 0 0 7 8 0 - y
5 7 . M a ko w ski L , C h a i b M , R a t h m e l l JC . I m m u n o m e t a b o l i sm : F r o m b a si c m e ch a n i sm s t o
t r a n sl a t i o n . I m m u n o l R e v . 2 0 2 0 ; 2 9 5 ( 1 ) : 5 - 1 4 . d o i : 1 0 . 1 1 1 1 / i m r . 1 2 8 5 8
5 8 . M o r e n o - A l t a m i r a n o M M B , K o l st o e S E , S á n ch e z - G a r c í a F J. V i r u s C o n t r o l o f C e l l
M e t a b o l i sm f o r R e p l i ca t i o n a n d E v a si o n o f H o st I m m u n e R e sp o n se s. F r o n t C e l l I n f e ct
M i cr o b i o l . 2 0 1 9 ; 9 : 9 5 . P u b l i sh e d 2 0 1 9 A p r 1 8 . d o i : 1 0 . 3 3 8 9 / f ci m b . 2 0 1 9 . 0 0 0 9 5
5 9 . 5 8 . G a n a p a t h y - K a n n i a p p a n S , G e sch w i n d JF . T u m o r g l yco l ysi s a s a t a r g e t f o r ca n ce r
t h e r a p y : p r o g r e ss a n d p r o sp e ct s. M o l C a n ce r . 2 0 1 3 ; 1 2 : 1 5 2 . P u b l i sh e d 2 0 1 3 D e c 3 .
d o i : 1 0 . 1 1 8 6 / 1 4 7 6 - 4 5 9 8 - 1 2 - 1 5 2
6 0 . L u n t S Y , V a n d e r H e i d e n M G . A e r o b i c g l yco l ysi s: m e e t i n g t h e m e t a b o l i c r e q u i r e m e n t s
o f ce l l p r o l i f e r a t i o n . A n n u R e v C e l l D e v B i o l . 2 0 1 1 ; 2 7 : 4 4 1 - 4 6 4 .
d o i : 1 0 . 1 1 4 6 / a n n u r e v - ce l l b i o - 0 9 2 9 1 0 - 1 5 4 2 3 7
6 1 . Z h a n g W , W a n g G , X u Z G , e t a l . L a ct a t e I s a N a t u r a l S u p p r e sso r o f R L R S i g n a l i n g
b y T a r g e t i n g M A V S . C e l l . 2 0 1 9 ; 1 7 8 ( 1 ) : 1 7 6 - 1 8 9 . e 1 5 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 9 . 0 5 . 0 0 3
6 2 . Z h o u L , H e R , F a n g P , e t a l . H e p a t i t i s B v i r u s r i g s t h e ce l l u l a r m e t a b o l o m e t o a v o i d
i n n a t e i m m u n e r e co g n i t i o n . N a t C o m m u n . 2 0 2 1 ; 1 2 ( 1 ) : 9 8 . P u b l i sh e d 2 0 2 1 Ja n 4 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 4 6 7 - 0 2 0 - 2 0 3 1 6 - 8
6 3 . O l a g n i e r D , B r a n d t o f t A M , G u n d e r st o f t e C , e t a l . N r f 2 n e g a t i v e l y r e g u l a t e s S T I N G
i n d i ca t i n g a l i n k b e t w e e n a n t i v i r a l se n si n g a n d m e t a b o l i c r e p r o g r a m m i n g . N a t C o m m u n .
2 0 1 8 ; 9 ( 1 ) : 3 5 0 6 . P u b l i sh e d 2 0 1 8 A u g 2 9 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 4 6 7 - 0 1 8 - 0 5 8 6 1 - 7
6 4 . M e y e r s A K , Z h u X . T h e N L R P 3 I n f l a m m a so m e : M e t a b o l i c R e g u l a t i o n a n d
C o n t r i b u t i o n t o I n f l a m m a g i n g . C e l l s . 2 0 2 0 ; 9 ( 8 ) : 1 8 0 8 . P u b l i sh e d 2 0 2 0 Ju l 3 0 .
d o i : 1 0 . 3 3 9 0 / ce l l s9 0 8 1 8 0 8
6 5 . M o o n JS , H i sa t a S , P a r k M A , e t a l . m T O R C 1 - I n d u ce d H K 1 - D e p e n d e n t G l y co l ysi s
R e g u l a t e s N L R P 3 I n f l a m m a so m e A ct i v a t i o n . C e l l R e p . 2 0 1 5 ; 1 2 ( 1 ) : 1 0 2 - 1 1 5 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l r e p . 2 0 1 5 . 0 5 . 0 4 6
6 6 . X i e M , Y u Y , K a n g R , e t a l . P K M 2 - d e p e n d e n t g l yco l ysi s p r o m o t e s N L R P 3 a n d A I M 2
i n f l a m m a so m e a ct i v a t i o n . N a t C o m m u n . 2 0 1 6 ; 7 : 1 3 2 8 0 . P u b l i sh e d 2 0 1 6 O ct 2 5 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n co m m s1 3 2 8 0
4 4
6 7 . Y a n g L , X i e M , Y a n g M , e t a l . P K M 2 r e g u l a t e s t h e W a r b u r g e f f e c t a n d p r o m o t e s
H M G B 1 r e l e a se i n se p si s. N a t C o m m u n . 2 0 1 4 ; 5 : 4 4 3 6 . P u b l i sh e d 2 0 1 4 Ju l 1 4 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n co m m s5 4 3 6
6 8 . Y a n g K , F a n M , W a n g X , e t a l . L a ct a t e p r o m o t e s m a cr o p h a g e H M G B 1 l a ct y l a t i o n ,
a ce t y l a t i o n , a n d e x o so m a l r e l e a se i n p o l ym i cr o b i a l se p si s. C e l l D e a t h D i f f e r .
2 0 2 2 ; 2 9 ( 1 ) : 1 3 3 - 1 4 6 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 4 1 8 - 0 2 1 - 0 0 8 4 1 - 9
6 9 . W o l f A J, R e y e s C N , L i a n g W , e t a l . H e x o ki n a se I s a n I n n a t e I m m u n e R e ce p t o r f o r t h e
D e t e ct i o n o f B a ct e r i a l P e p t i d o g l y ca n . C e l l . 2 0 1 6 ; 1 6 6 ( 3 ) : 6 2 4 - 6 3 6 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 6 . 0 5 . 0 7 6
7 0 . S a n ch e z E L , L a g u n o f f M . V i r a l a ct i v a t i o n o f ce l l u l a r m e t a b o l i sm . V i r o l o g y .
2 0 1 5 ; 4 7 9 - 4 8 0 : 6 0 9 - 6 1 8 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . v i r o l . 2 0 1 5 . 0 2 . 0 3 8
7 1 . C o d o A C , D a v a n zo G G , M o n t e i r o L B , e t a l . E l e v a t e d G l u co se L e v e l s F a v o r
S A R S - C o V - 2 I n f e ct i o n a n d M o n o cy t e R e sp o n se t h r o u g h a H I F - 1 α / G l y co l ysi s- D e p e n d e n t
A x i s. C e l l M e t a b . 2 0 2 0 ; 3 2 ( 3 ) : 4 3 7 - 4 4 6 . e 5 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cm e t . 2 0 2 0 . 0 7 . 0 0 7
7 2 . A p p e l b e r g S , G u p t a S , S v e n sso n A ku sj ä r v i S , e t a l . D ysr e g u l a t i o n i n A kt / m T O R / H I F - 1
si g n a l i n g i d e n t i f i e d b y p r o t e o - t r a n scr i p t o m i cs o f S A R S - C o V - 2 i n f e ct e d ce l l s. E m e r g
M i cr o b e s I n f e ct . 2 0 2 0 ; 9 ( 1 ) : 1 7 4 8 - 1 7 6 0 . d o i : 1 0 . 1 0 8 0 / 2 2 2 2 1 7 5 1 . 2 0 2 0 . 1 7 9 9 7 2 3
7 3 . W u Y H , Y a n g Y , C h e n C H , e t a l . A e r o b i c g l yco l ysi s su p p o r t s h e p a t i t i s B v i r u s p r o t e i n
sy n t h e si s t h r o u g h i n t e r a ct i o n b e t w e e n v i r a l su r f a ce a n t i g e n a n d p y r u va t e ki n a se i so f o r m
M 2 . P L o S P a t h o g . 2 0 2 1 ; 1 7 ( 3 ) : e 1 0 0 8 8 6 6 . P u b l i sh e d 2 0 2 1 M a r 1 5 .
d o i : 1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p p a t . 1 0 0 8 8 6 6
7 4 . A b r a n t e s JL , A l v e s C M , C o st a J, e t a l . H e r p e s si m p l e x t y p e 1 a ct i v a t e s g l yco l ysi s
t h r o u g h e n g a g e m e n t o f t h e e n z ym e 6 - p h o sp h o f r u ct o - 1 - ki n a se ( P F K - 1 ) . B i o ch i m B i o p h ys
A ct a . 2 0 1 2 ; 1 8 2 2 ( 8 ) : 1 1 9 8 - 1 2 0 6 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . b b a d i s. 2 0 1 2 . 0 4 . 0 1 1
7 5 . V a s t a g L , K o y u n cu E , G r a d y S L , S h e n k T E , R a b i n o w i t z JD . D i ve r g e n t e f f e c t s o f
h u m a n cy t o m e g a l o vi r u s a n d h e r p e s si m p l e x v i r u s- 1 o n ce l l u l a r m e t a b o l i sm . P L o S
P a t h o g . 2 0 1 1 ; 7 ( 7 ) : e 1 0 0 2 1 2 4 . d o i : 1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p p a t . 1 0 0 2 1 2 4
7 6 . M a T , P a t e l H , B a b a p o o r - F a r r o kh r a n S , e t a l . K S H V i n d u ce s a e r o b i c g l yco l ysi s a n d
a n g i o g e n e si s t h r o u g h H I F - 1 - d e p e n d e n t u p r e g u l a t i o n o f p y r u va t e ki n a se 2 i n K a p o si ' s
sa r co m a . A n g i o g e n e si s . 2 0 1 5 ; 1 8 ( 4 ) : 4 7 7 - 4 8 8 . d o i : 1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 4 5 6 - 0 1 5 - 9 4 7 5 - 4
4 5
7 7 . L i u X , Z h u C , W a n g Y , W e i F , C a i Q . K S H V R e p r o g r a m m i n g o f H o st E n e r g y
M e t a b o l i sm f o r P a t h o g e n e si s. F r o n t C e l l I n f e ct M i cr o b i o l . 2 0 2 1 ; 1 1 : 6 2 1 1 5 6 . P u b l i sh e d
2 0 2 1 M a y 1 2 . d o i : 1 0 . 3 3 8 9 / f ci m b . 2 0 2 1 . 6 2 1 1 5 6
7 8 . L a g u n o f f M . A ct i v a t i o n o f ce l l u l a r m e t a b o l i sm d u r i n g l a t e n t K a p o si ' s S a r co m a
h e r p e sv i r u s i n f e ct i o n . C u r r O p i n V i r o l . 2 0 1 6 ; 1 9 : 4 5 - 4 9 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . co v i r o . 2 0 1 6 . 0 6 . 0 1 2
7 9 . C a i T T , Y e S B , L i u Y N , e t a l . L M P 1 - m e d i a t e d g l yco l ysi s i n d u ce s m y e l o i d - d e r i ve d
su p p r e sso r ce l l e x p a n si o n i n n a so p h a r y n g e a l ca r ci n o m a . P L o S P a t h o g .
2 0 1 7 ; 1 3 ( 7 ) : e 1 0 0 6 5 0 3 . P u b l i sh e d 2 0 1 7 Ju l 2 1 . d o i : 1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p p a t . 1 0 0 6 5 0 3
8 0 . P i cca l u g a P P , W e b e r A , A m b r o si o M R , A h m e d Y , L e o n ci n i L . E p st e i n - B a r r
V i r u s- I n d u ce d M e t a b o l i c R e a r r a n g e m e n t s i n H u m a n B - C e l l L y m p h o m a s. F r o n t M i cr o b i o l .
2 0 1 8 ; 9 : 1 2 3 3 . P u b l i sh e d 2 0 1 8 Ju n 8 . d o i : 1 0 . 3 3 8 9 / f m i cb . 2 0 1 8 . 0 1 2 3 3
8 1 . W a l d M E , S i e g M , S ch i l l i n g E , B i n d e r M , V a h l e n ka m p T W , C l a u s C . T h e I n t e r f e r o n
R e sp o n se D a m p e n s t h e U su t u V i r u s I n f e ct i o n - A sso ci a t e d I n cr e a se i n G l y co l ysi s. F r o n t
C e l l I n f e ct M i cr o b i o l . 2 0 2 2 ; 1 2 : 8 2 3 1 8 1 . P u b l i sh e d 2 0 2 2 F e b 4 .
d o i : 1 0 . 3 3 8 9 / f ci m b . 2 0 2 2 . 8 2 3 1 8 1
8 2 . G r i f f a n t e G , H e w e l t - B e l ka W , A l b a n o C , e t a l . I F I 1 6 I m p a ct s M e t a b o l i c
R e p r o g r a m m i n g d u r i n g H u m a n C yt o m e g a l o v i r u s I n f e ct i o n . m B i o . 2 0 2 2 ; e 0 0 4 3 5 2 2 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / m b i o . 0 0 4 3 5 - 2 2
8 3 . O l so n G S , M u r r a y T A , Ja h n A N , e t a l . T y p e I i n t e r f e r o n d e cr e a se s m a cr o p h a g e
e n e r g y m e t a b o l i sm d u r i n g m y co b a ct e r i a l i n f e ct i o n . C e l l R e p . 2 0 2 1 ; 3 5 ( 9 ) : 1 0 9 1 9 5 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l r e p . 2 0 2 1 . 1 0 9 1 9 5
8 4 . S h i m a K , K a e d i n g N , O g u n su l i r e I M , K a u f h o l d I , K l i n g e r M , R u p p J. I n t e r f e r o n - γ
i n t e r f e r e s w i t h h o st ce l l m e t a b o l i sm d u r i n g i n t r a ce l l u l a r C h l a m y d i a t r a ch o m a t i s i n f e ct i o n .
C yt o ki n e . 2 0 1 8 ; 1 1 2 : 9 5 - 1 0 1 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cy t o . 2 0 1 8 . 0 5 . 0 3 9
8 5 . Y a n S , K u m a r i M , X i a o H , e t a l . I R F 3 r e d u ce s a d i p o se t h e r m o g e n e si s v i a
I S G 1 5 - m e d i a t e d r e p r o g r a m m i n g o f g l yco l ysi s. J C l i n I n ve st . 2 0 2 1 ; 1 3 1 ( 7 ) : e 1 4 4 8 8 8 .
d o i : 1 0 . 1 1 7 2 / JC I 1 4 4 8 8 8
8 6 . L e e L Y , O l d h a m W M , H e H , e t a l . I n t e r f e r o n - γ I m p a i r s H u m a n C o r o n a r y A r t e r y
E n d o t h e l i a l G l u co se M e t a b o l i sm b y T r y p t o p h a n C a t a b o l i sm a n d A ct i v a t e s F a t t y A ci d
O x i d a t i o n . C i r cu l a t i o n . 2 0 2 1 ; 1 4 4 ( 2 0 ) : 1 6 1 2 - 1 6 2 8 .
d o i : 1 0 . 1 1 6 1 / C I R C U L A T I O N A H A . 1 2 1 . 0 5 3 9 6 0
4 6
8 7 . R e i d M A , L o w m a n X H , P a n M , e t a l . I K K β p r o m o t e s m e t a b o l i c a d a p t a t i o n t o
g l u t a m i n e d e p r i va t i o n v i a p h o sp h o r y l a t i o n a n d i n h i b i t i o n o f P F K F B 3 . G e n e s D e v .
2 0 1 6 ; 3 0 ( 1 6 ) : 1 8 3 7 - 1 8 5 1 . d o i : 1 0 . 1 1 0 1 / g a d . 2 8 7 2 3 5 . 1 1 6
8 8 . Z h a n g R , L i R , L i u Y , L i L , T a n g Y . T h e G l y co l yt i c E n z ym e P F K F B 3 C o n t r o l s
T N F - α - I n d u ce d E n d o t h e l i a l P r o i n f l a m m a t o r y R e sp o n se s. I n f l a m m a t i o n .
2 0 1 9 ; 4 2 ( 1 ) : 1 4 6 - 1 5 5 . d o i : 1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 7 5 3 - 0 1 8 - 0 8 8 0 - x
8 9 . W a n g X , L i u R , Q u X , e t a l . α - K e t o g l u t a r a t e - A ct i va t e d N F - κB S i g n a l i n g P r o m o t e s
C o m p e n sa t o r y G l u co se U p t a ke a n d B r a i n T u m o r D e v e l o p m e n t . M o l C e l l .
2 0 1 9 ; 7 6 ( 1 ) : 1 4 8 - 1 6 2 . e 7 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . m o l ce l . 2 0 1 9 . 0 7 . 0 0 7
9 0 . L o n d h e P , Y u P Y , I j i r i Y , e t a l . C l a ssi ca l N F - κB M e t a b o l i ca l l y R e p r o g r a m s S a r co m a
C e l l s T h r o u g h R e g u l a t i o n o f H e x o ki n a se 2 . F r o n t O n co l . 2 0 1 8 ; 8 : 1 0 4 . P u b l i sh e d 2 0 1 8 A p r
1 1 . d o i : 1 0 . 3 3 8 9 / f o n c. 2 0 1 8 . 0 0 1 0 4
9 1 . T a t e i sh i K , M i ya ke Y , K a w a zu M , e t a l . A H yp e r a ct i v e R e l A / p 6 5 - H e x o ki n a se 2
S i g n a l i n g A x i s D r i ve s P r i m a r y C e n t r a l N e r v o u s S y st e m L y m p h o m a . C a n ce r R e s .
2 0 2 0 ; 8 0 ( 2 3 ) : 5 3 3 0 - 5 3 4 3 . d o i : 1 0 . 1 1 5 8 / 0 0 0 8 - 5 4 7 2 . C A N - 2 0 - 2 4 2 5
9 2 . C h a o C C , G u t i é r r e z - V á z q u e z C , R o t h h a m m e r V , e t a l . M e t a b o l i c C o n t r o l o f A st r o cy t e
P a t h o g e n i c A ct i v i t y v i a cP L A 2 - M A V S . C e l l . 2 0 1 9 ; 1 7 9 ( 7 ) : 1 4 8 3 - 1 4 9 8 . e 2 2 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 9 . 1 1 . 0 1 6
9 3 . L a n e A N , F a n T W . R e g u l a t i o n o f m a m m a l i a n n u cl e o t i d e m e t a b o l i sm a n d
b i o sy n t h e si s. N u cl e i c A ci d s R e s . 2 0 1 5 ; 4 3 ( 4 ) : 2 4 6 6 - 2 4 8 5 . d o i : 1 0 . 1 0 9 3 / n a r / g kv0 4 7
9 4 . S p r e n g e r H G , M a cV i ca r T , B a h a t A , e t a l . C e l l u l a r p y r i m i d i n e i m b a l a n ce t r i g g e r s
m i t o ch o n d r i a l D N A - d e p e n d e n t i n n a t e i m m u n i t y . N a t M e t a b . 2 0 2 1 ; 3 ( 5 ) : 6 3 6 - 6 5 0 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 2 2 5 5 - 0 2 1 - 0 0 3 8 5 - 9
9 5 . C h a b o sse a u P , B u h a g i a r - L a b a r ch è d e G , O n cl e r cq - D e l i c R , e t a l . P y r i m i d i n e p o o l
i m b a l a n ce i n d u ce d b y B L M h e l i ca se d e f i ci e n cy co n t r i b u t e s t o g e n e t i c i n st a b i l i t y i n B l o o m
sy n d r o m e . N a t C o m m u n . 2 0 1 1 ; 2 : 3 6 8 . P u b l i sh e d 2 0 1 1 Ju n 2 8 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n co m m s1 3 6 3
9 6 . V i g a n o S , A l a t z o g l o u D , I r vi n g M , e t a l . T a r g e t i n g A d e n o si n e i n C a n ce r
I m m u n o t h e r a p y t o E n h a n ce T - C e l l F u n ct i o n . F r o n t I m m u n o l . 2 0 1 9 ; 1 0 : 9 2 5 . P u b l i sh e d
2 0 1 9 Ju n 6 . d o i : 1 0 . 3 3 8 9 / f i m m u . 2 0 1 9 . 0 0 9 2 5
9 7 . L i u H , K u a n g X , Z h a n g Y , e t a l . A D O R A 1 I n h i b i t i o n P r o m o t e s T u m o r I m m u n e E v a si o n
b y R e g u l a t i n g t h e A T F 3 - P D - L 1 A x i s. C a n ce r C e l l . 2 0 2 0 ; 3 7 ( 3 ) : 3 2 4 - 3 3 9 . e 8 .
4 7
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cce l l . 2 0 2 0 . 0 2 . 0 0 6
9 8 . H e T , B r o cca - C o f a n o E , G i l l e sp i e D G , e t a l . C r i t i ca l R o l e f o r t h e A d e n o si n e P a t h w a y
i n C o n t r o l l i n g S i m i a n I m m u n o d e f i ci e n cy V i r u s- R e l a t e d I m m u n e A ct i v a t i o n a n d
I n f l a m m a t i o n i n G u t M u co sa l T i ssu e s. J V i r o l . 2 0 1 5 ; 8 9 ( 1 8 ) : 9 6 1 6 - 9 6 3 0 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / JV I . 0 1 1 9 6 - 1 5
9 9 . C h o i S J, R yu E , L e e S , e t a l . A d e n o si n e I n d u ce s E B V L y t i c R e a ct i va t i o n t h r o u g h
A D O R A 1 i n E B V - A sso ci a t e d G a st r i c C a r ci n o m a . I n t J M o l S ci . 2 0 1 9 ; 2 0 ( 6 ) : 1 2 8 6 .
P u b l i sh e d 2 0 1 9 M a r 1 4 . d o i : 1 0 . 3 3 9 0 / i j m s2 0 0 6 1 2 8 6
1 0 0 . D e V i t o S R , O r t i z- R i a ñ o E , M a r t í n e z - S o b r i d o L , M u n g e r J.
C yt o m e g a l o v i r u s- m e d i a t e d a ct i v a t i o n o f p y r i m i d i n e b i o sy n t h e si s d r i v e s U D P - su g a r
sy n t h e si s t o su p p o r t v i r a l p r o t e i n g l yco syl a t i o n . P r o c N a t l A ca d S ci U S A .
2 0 1 4 ; 1 1 1 ( 5 0 ) : 1 8 0 1 9 - 1 8 0 2 4 . d o i : 1 0 . 1 0 7 3 / p n a s. 1 4 1 5 8 6 4 1 1 1
1 0 1 . W a n g L W , S h e n H , N o b r e L , e t a l . E p st e i n - B a r r - V i r u s- I n d u ce d O n e - C a r b o n
M e t a b o l i sm D r i ve s B C e l l T r a n sf o r m a t i o n . C e l l M e t a b . 2 0 1 9 ; 3 0 ( 3 ) : 5 3 9 - 5 5 5 . e 1 1 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cm e t . 2 0 1 9 . 0 6 . 0 0 3
1 0 2 . L i a n g JH , W a n g C , Y i u S P T , Z h a o B , G u o R , G e w u r z B E . E p st e i n - B a r r V i r u s
I n d u ce d C yt i d i n e M e t a b o l i sm R o l e s i n T r a n sf o r m e d B - C e l l G r o w t h a n d S u r v i va l . m B i o .
2 0 2 1 ; 1 2 ( 4 ) : e 0 1 5 3 0 2 1 . d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / m B i o . 0 1 5 3 0 - 2 1
1 0 3 . L u b a n J, S a t t l e r R A , M ü h l b e r g e r E , e t a l . T h e D H O D H i n h i b i t o r P T C 2 9 9 a r r e st s
S A R S - C o V - 2 r e p l i ca t i o n a n d su p p r e sse s i n d u ct i o n o f i n f l a m m a t o r y cy t o ki n e s. V i r u s R e s .
2 0 2 1 ; 2 9 2 : 1 9 8 2 4 6 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . v i r u sr e s. 2 0 2 0 . 1 9 8 2 4 6
1 0 4 . W a n g Q Y , B u sh e l l S , Q i n g M , e t a l . I n h i b i t i o n o f d e n g u e v i r u s t h r o u g h su p p r e ssi o n
o f h o st p y r i m i d i n e b i o sy n t h e si s. J V i r o l . 2 0 1 1 ; 8 5 ( 1 3 ) : 6 5 4 8 - 6 5 5 6 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / JV I . 0 2 5 1 0 - 1 0
1 0 5 . L u t h r a P , N a i d o o J, P i e t z sch C A , e t a l . I n h i b i t i n g p y r i m i d i n e b i o sy n t h e si s i m p a i r s
E b o l a v i r u s r e p l i ca t i o n t h r o u g h d e p l e t i o n o f n u cl e o si d e p o o l s a n d a ct i v a t i o n o f i n n a t e
i m m u n e r e sp o n se s. A n t i vi r a l R e s . 2 0 1 8 ; 1 5 8 : 2 8 8 - 3 0 2 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . a n t i v i r a l . 2 0 1 8 . 0 8 . 0 1 2
1 0 6 . L u g a n i n i A , S i b i l l e G , M o g n e t t i B , e t a l . E f f e ct i ve d e p l o y i n g o f a n o v e l D H O D H
i n h i b i t o r a g a i n st h e r p e s si m p l e x t y p e 1 a n d t y p e 2 r e p l i ca t i o n . A n t i vi r a l R e s.
2 0 2 1 ; 1 8 9 : 1 0 5 0 5 7 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . a n t i v i r a l . 2 0 2 1 . 1 0 5 0 5 7
1 0 7 . C h e n S , D i n g S , Y i n Y , e t a l . S u p p r e ssi o n o f p y r i m i d i n e b i o sy n t h e si s b y t a r g e t i n g
4 8
D H O D H e n z ym e r o b u st l y i n h i b i t s r o t a v i r u s r e p l i ca t i o n . A n t i vi r a l R e s . 2 0 1 9 ; 1 6 7 : 3 5 - 4 4 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . a n t i v i r a l . 2 0 1 9 . 0 4 . 0 0 5
1 0 8 . C o g g i n s S A , M a h b o u b i B , S ch i n a z i R F , K i m B . S A M H D 1 F u n ct i o n s a n d H u m a n
D i se a se s. V i r u se s . 2 0 2 0 ; 1 2 ( 4 ) : 3 8 2 . P u b l i sh e d 2 0 2 0 M a r 3 1 . d o i : 1 0 . 3 3 9 0 / v 1 2 0 4 0 3 8 2
1 0 9 . G i z zi A S , G r o v e T L , A r n o l d JJ, e t a l . A n a t u r a l l y o ccu r r i n g a n t i v i r a l r i b o n u cl e o t i d e
e n co d e d b y t h e h u m a n g e n o m e . N a t u r e . 2 0 1 8 ; 5 5 8 ( 7 7 1 1 ) : 6 1 0 - 6 1 4 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 8 6 - 0 1 8 - 0 2 3 8 - 4
1 1 0 . W a n g T Y , Z h a o J, S a v a s A C , Z h a n g S , F e n g P . V i r a l p se u d o e n z ym e s i n i n f e ct i o n
a n d i m m u n i t y . F E B S J. 2 0 2 0 ; 2 8 7 ( 1 9 ) : 4 3 0 0 - 4 3 0 9 . d o i : 1 0 . 1 1 1 1 / f e b s. 1 5 5 4 5
1 1 1 . Z h a o J, L i J, X u S , F e n g P . E m e r g i n g R o l e s o f P r o t e i n D e a m i d a t i o n i n I n n a t e
I m m u n e S i g n a l i n g . J V i r o l . 2 0 1 6 ; 9 0 ( 9 ) : 4 2 6 2 - 4 2 6 8 . P u b l i sh e d 2 0 1 6 A p r 1 4 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / JV I . 0 1 9 8 0 - 1 5
1 1 2 . H e S , Z h a o J, S o n g S , e t a l . V i r a l p se u d o - e n z ym e s a ct i v a t e R I G - I v i a d e a m i d a t i o n
t o e v a d e cy t o ki n e p r o d u ct i o n . M o l C e l l . 2 0 1 5 ; 5 8 ( 1 ) : 1 3 4 - 1 4 6 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . m o l ce l . 2 0 1 5 . 0 1 . 0 3 6
1 1 3 . H u a n g H , Z h a o J, W a n g T Y , e t a l . S p e ci e s- S p e ci f i c D e a m i d a t i o n o f R I G - I R e v e a l s
C o l l a b o r a t i ve A ct i o n b e t w e e n V i r a l a n d C e l l u l a r D e a m i d a se s i n H S V - 1 L y t i c R e p l i ca t i o n .
m B i o . 2 0 2 1 ; 1 2 ( 2 ) : e 0 0 1 1 5 - 2 1 . P u b l i sh e d 2 0 2 1 M a r 3 0 . d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / m B i o . 0 0 1 1 5 - 2 1
1 1 4 . Z h a o J, Z e n g Y , X u S , e t a l . A V i r a l D e a m i d a se T a r g e t s t h e H e l i ca se D o m a i n o f
R I G - I t o B l o ck R N A - I n d u ce d A ct i v a t i o n . C e l l H o st M i cr o b e . 2 0 1 6 ; 2 0 ( 6 ) : 7 7 0 - 7 8 4 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ch o m . 2 0 1 6 . 1 0 . 0 1 1
1 1 5 . Z h a n g J, Z h a o J, X u S , e t a l . S p e ci e s- S p e ci f i c D e a m i d a t i o n o f cG A S b y H e r p e s
S i m p l e x V i r u s U L 3 7 P r o t e i n F a ci l i t a t e s V i r a l R e p l i ca t i o n . C e l l H o st M i cr o b e .
2 0 1 8 ; 2 4 ( 2 ) : 2 3 4 - 2 4 8 . e 5 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ch o m . 2 0 1 8 . 0 7 . 0 0 4
1 1 6 . L i J, Z h a o J, X u S , e t a l . A n t i v i r a l a ct i v i t y o f a p u r i n e sy n t h e si s e n z ym e r e v e a l s a ke y
r o l e o f d e a m i d a t i o n i n r e g u l a t i n g p r o t e i n n u cl e a r i m p o r t . S ci A d v . 2 0 1 9 ; 5 ( 1 0 ) : e a a w 7 3 7 3 .
P u b l i sh e d 2 0 1 9 O ct 9 . d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci a d v . a a w 7 3 7 3
1 1 7 . L i G , L i D , W a n g T , H e S . P y r i m i d i n e B i o sy n t h e t i c E n z ym e C A D : I t s F u n ct i o n ,
R e g u l a t i o n , a n d D i a g n o st i c P o t e n t i a l . I n t J M o l S ci . 2 0 2 1 ; 2 2 ( 1 9 ) : 1 0 2 5 3 . P u b l i sh e d 2 0 2 1
S e p 2 3 . d o i : 1 0 . 3 3 9 0 / i j m s2 2 1 9 1 0 2 5 3
4 9
1 1 8 . Z h o u Y , T a o L , Z h o u X , e t a l . D H O D H a n d ca n ce r : p r o m i si n g p r o sp e ct s t o b e
e x p l o r e d . C a n ce r M e t a b . 2 0 2 1 ; 9 ( 1 ) : 2 2 . P u b l i sh e d 2 0 2 1 M a y 1 0 .
d o i : 1 0 . 1 1 8 6 / s4 0 1 7 0 - 0 2 1 - 0 0 2 5 0 - z
1 1 9 . L ö f f l e r M , C a r r e y E A , Z a m e i t a t E . O r o t i c A ci d , M o r e T h a n Ju st a n I n t e r m e d i a t e o f
P y r i m i d i n e d e n o v o S y n t h e si s. J G e n e t G e n o m i cs . 2 0 1 5 ; 4 2 ( 5 ) : 2 0 7 - 2 1 9 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . j g g . 2 0 1 5 . 0 4 . 0 0 1
1 2 0 . Z h a o J, T i a n M , Z h a n g S , e t a l . D e a m i d a t i o n S h u n t s R e l A f r o m M e d i a t i n g
I n f l a m m a t i o n t o A e r o b i c G l y co l ysi s. C e l l M e t a b . 2 0 2 0 ; 3 1 ( 5 ) : 9 3 7 - 9 5 5 . e 7 .
d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cm e t . 2 0 2 0 . 0 4 . 0 0 6
1 2 1 . R i ch m o n d A L , K a b i A , H o m e r C R , e t a l . T h e n u cl e o t i d e sy n t h e si s e n z ym e C A D
i n h i b i t s N O D 2 a n t i b a ct e r i a l f u n ct i o n i n h u m a n i n t e st i n a l e p i t h e l i a l ce l l s. G a st r o e n t e r o l o g y .
2 0 1 2 ; 1 4 2 ( 7 ) : 1 4 8 3 - 9 2 . e 6 . d o i : 1 0 . 1 0 5 3 / j . g a st r o . 2 0 1 2 . 0 2 . 0 4 0
1 2 2 . B e n - S a h r a I , H o w e l l JJ, A sa r a JM , M a n n i n g B D . S t i m u l a t i o n o f d e n o v o p y r i m i d i n e
sy n t h e si s b y g r o w t h si g n a l i n g t h r o u g h m T O R a n d S 6 K 1 . S ci e n ce .
2 0 1 3 ; 3 3 9 ( 6 1 2 5 ) : 1 3 2 3 - 1 3 2 8 . d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci e n ce . 1 2 2 8 7 9 2
1 2 3 . S i g o i l l o t F D , B e r ko w ski JA , S i g o i l l o t S M , K o t si s D H , G u y H I . C e l l cy cl e - d e p e n d e n t
r e g u l a t i o n o f p y r i m i d i n e b i o sy n t h e si s. J B i o l C h e m . 2 0 0 3 ; 2 7 8 ( 5 ) : 3 4 0 3 - 3 4 0 9 .
d o i : 1 0 . 1 0 7 4 / j b c. M 2 1 1 0 7 8 2 0 0
1 2 4 . S i g o i l l o t F D , E v a n s D R , G u y H I . G r o w t h - d e p e n d e n t r e g u l a t i o n o f m a m m a l i a n
p y r i m i d i n e b i o sy n t h e si s b y t h e p r o t e i n ki n a se A a n d M A P K si g n a l i n g ca sca d e s. J B i o l
C h e m . 2 0 0 2 ; 2 7 7 ( 1 8 ) : 1 5 7 4 5 - 1 5 7 5 1 . d o i : 1 0 . 1 0 7 4 / j b c. M 2 0 1 1 1 2 2 0 0
1 2 5 . S i g o i l l o t F D , K o t si s D H , M a sko E M , B a m e M , E v a n s D R , E v a n s H I . P r o t e i n ki n a se
C m o d u l a t e s t h e u p - r e g u l a t i o n o f t h e p y r i m i d i n e b i o sy n t h e t i c co m p l e x , C A D , b y M A P
ki n a se . F r o n t B i o sci . 2 0 0 7 ; 1 2 : 3 8 9 2 - 3 8 9 8 . P u b l i sh e d 2 0 0 7 M a y 1 . d o i : 1 0 . 2 7 4 1 / 2 3 5 8
1 2 6 . L u ca s- H o u r a n i M , D a u z o n n e D , M u n i e r - L e h m a n n H , e t a l . O r i g i n a l C h e m i ca l S e r i e s
o f P y r i m i d i n e B i o sy n t h e si s I n h i b i t o r s T h a t B o o st t h e A n t i v i r a l I n t e r f e r o n R e sp o n se .
A n t i m i cr o b A g e n t s C h e m o t h e r . 2 0 1 7 ; 6 1 ( 1 0 ) : e 0 0 3 8 3 - 1 7 . P u b l i sh e d 2 0 1 7 S e p 2 2 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 8 / A A C . 0 0 3 8 3 - 1 7
1 2 7 . L i u R , L i J, S h a o J, e t a l . I n n a t e i m m u n e r e sp o n se o r ch e st r a t e s p h o sp h o r i b o sy l
p y r o p h o sp h a t e sy n t h e t a se s t o su p p o r t D N A r e p a i r . C e l l M e t a b .
2 0 2 1 ; 3 3 ( 1 0 ) : 2 0 7 6 - 2 0 8 9 . e 9 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cm e t . 2 0 2 1 . 0 7 . 0 0 9
5 0
1 2 8 . S h e p a r d C , X u J, H o l l e r J, e t a l . E f f e c t o f i n d u ce d d N T P p o o l i m b a l a n ce o n H I V - 1
r e v e r se t r a n scr i p t i o n i n m a cr o p h a g e s. R e t r o vi r o l o g y . 2 0 1 9 ; 1 6 ( 1 ) : 2 9 . P u b l i sh e d 2 0 1 9 O ct
2 6 . d o i : 1 0 . 1 1 8 6 / s1 2 9 7 7 - 0 1 9 - 0 4 9 1 - 0
1 2 9 . E v e r t s B , A m i e l E , H u a n g S C , e t a l . T L R - d r i ve n e a r l y g l yco l yt i c r e p r o g r a m m i n g v i a
t h e ki n a se s T B K 1 - I K K ɛ su p p o r t s t h e a n a b o l i c d e m a n d s o f d e n d r i t i c ce l l a ct i v a t i o n . N a t
I m m u n o l . 2 0 1 4 ; 1 5 ( 4 ) : 3 2 3 - 3 3 2 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n i . 2 8 3 3
1 3 0 . U h m M , B a z u i n e M , Z h a o P , e t a l . P h o sp h o r y l a t i o n o f t h e e x o cyst p r o t e i n E x o 8 4 b y
T B K 1 p r o m o t e s i n su l i n - st i m u l a t e d G L U T 4 t r a f f i cki n g . S ci S i g n a l .
2 0 1 7 ; 1 0 ( 4 7 1 ) : e a a h 5 0 8 5 . P u b l i sh e d 2 0 1 7 M a r 2 1 . d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci si g n a l . a a h 5 0 8 5
1 3 1 . Z h u L , L i Y , X i e X , e t a l . T B K B P 1 a n d T B K 1 f o r m a g r o w t h f a ct o r si g n a l l i n g a x i s
m e d i a t i n g i m m u n o su p p r e ssi o n a n d t u m o u r i g e n e si s. N a t C e l l B i o l .
2 0 1 9 ; 2 1 ( 1 2 ) : 1 6 0 4 - 1 6 1 4 . d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 5 6 - 0 1 9 - 0 4 2 9 - 8
1 3 2 . M a d d e n M Z , R a t h m e l l JC . T h e C o m p l e x I n t e g r a t i o n o f T - ce l l M e t a b o l i sm a n d
I m m u n o t h e r a p y . C a n ce r D i sco v . 2 0 2 1 ; 1 1 ( 7 ) : 1 6 3 6 - 1 6 4 3 .
d o i : 1 0 . 1 1 5 8 / 2 1 5 9 - 8 2 9 0 . C D - 2 0 - 0 5 6 9
1 3 3 . R o n - H a r e l N , S a n t o s D , G h e r g u r o vi ch JM , e t a l . M i t o ch o n d r i a l B i o g e n e si s a n d
P r o t e o m e R e m o d e l i n g P r o m o t e O n e - C a r b o n M e t a b o l i sm f o r T C e l l A ct i v a t i o n . C e l l
M e t a b . 2 0 1 6 ; 2 4 ( 1 ) : 1 0 4 - 1 1 7 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . cm e t . 2 0 1 6 . 0 6 . 0 0 7
1 3 4 . H a n a h a n D , W e i n b e r g R A . H a l l m a r ks o f ca n ce r : t h e n e x t g e n e r a t i o n . C e l l .
2 0 1 1 ; 1 4 4 ( 5 ) : 6 4 6 - 6 7 4 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l . 2 0 1 1 . 0 2 . 0 1 3
1 3 5 . W a n g X , Y a n g K , W u Q , e t a l . T a r g e t i n g p y r i m i d i n e sy n t h e si s a cce n t u a t e s m o l e cu l a r
t h e r a p y r e sp o n se i n g l i o b l a st o m a st e m ce l l s. S ci T r a n sl M e d . 2 0 1 9 ; 1 1 ( 5 0 4 ) : e a a u 4 9 7 2 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci t r a n sl m e d . a a u 4 9 7 2
1 3 6 . W a n g H , W a n g X , X u L , Z h a n g J, C a o H . H i g h e x p r e ssi o n l e v e l s o f p y r i m i d i n e
m e t a b o l i c r a t e - l i m i t i n g e n z ym e s a r e a d v e r se p r o g n o st i c f a ct o r s i n l u n g a d e n o ca r ci n o m a :
a st u d y b a se d o n T h e C a n ce r G e n o m e A t l a s a n d G e n e E x p r e ssi o n O m n i b u s d a t a se t s.
P u r i n e r g i c S i g n a l . 2 0 2 0 ; 1 6 ( 3 ) : 3 4 7 - 3 6 6 . d o i : 1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 3 0 2 - 0 2 0 - 0 9 7 1 1 - 4
1 3 7 . S a t o T , A ka su H , S h i m o n o W , e t a l . R h e b p r o t e i n b i n d s C A D ( ca r b a m o y l - p h o sp h a t e
sy n t h e t a se 2 , a sp a r t a t e t r a n sca r b a m o y l a se , a n d d i h y d r o o r o t a se ) p r o t e i n i n a G T P - a n d
e f f e c t o r d o m a i n - d e p e n d e n t m a n n e r a n d i n f l u e n ce s i t s ce l l u l a r l o ca l i z a t i o n a n d
ca r b a m o y l - p h o sp h a t e sy n t h e t a se ( C P S a se ) a ct i v i t y . J B i o l C h e m .
5 1
2 0 1 5 ; 2 9 0 ( 2 ) : 1 0 9 6 - 1 1 0 5 . d o i : 1 0 . 1 0 7 4 / j b c. M 1 1 4 . 5 9 2 4 0 2
1 3 8 . A sp u r i a P J, T a m a n o i F . T h e R h e b f a m i l y o f G T P - b i n d i n g p r o t e i n s. C e l l S i g n a l .
2 0 0 4 ; 1 6 ( 1 0 ) : 1 1 0 5 - 1 1 1 2 . d o i : 1 0 . 1 0 1 6 / j . ce l l si g . 2 0 0 4 . 0 3 . 0 1 9
1 3 9 . R i d d e r D A , S ch i n d e l d e cke r M , W e i n m a n n A , e t a l . K e y E n z ym e s i n P y r i m i d i n e
S y n t h e si s, C A D a n d C P S 1 , P r e d i ct P r o g n o si s i n H e p a t o ce l l u l a r C a r ci n o m a . C a n ce r s
( B a se l ) . 2 0 2 1 ; 1 3 ( 4 ) : 7 4 4 . P u b l i sh e d 2 0 2 1 F e b 1 1 . d o i : 1 0 . 3 3 9 0 / ca n ce r s1 3 0 4 0 7 4 4
1 4 0 . R a b i n o v i ch S , A d l e r L , Y i z h a k K , e t a l . D i ve r si o n o f a sp a r t a t e i n A S S 1 - d e f i ci e n t
t u m o u r s f o st e r s d e n o v o p y r i m i d i n e sy n t h e si s. N a t u r e . 2 0 1 5 ; 5 2 7 ( 7 5 7 8 ) : 3 7 9 - 3 8 3 .
d o i : 1 0 . 1 0 3 8 / n a t u r e 1 5 5 2 9
1 4 1 . G o n ca l v e s A , B ü r ckst ü m m e r T , D i xi t E , e t a l . F u n ct i o n a l d i sse ct i o n o f t h e T B K 1
m o l e cu l a r n e t w o r k. P L o S O n e . 2 0 1 1 ; 6 ( 9 ) : e 2 3 9 7 1 . d o i : 1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p o n e . 0 0 2 3 9 7 1
1 4 2 . R e v a ch O Y , L i u S , Je n ki n s R W . T a r g e t i n g T A N K - b i n d i n g ki n a se 1 ( T B K 1 ) i n ca n ce r .
E xp e r t O p i n T h e r T a r g e t s . 2 0 2 0 ; 2 4 ( 1 1 ) : 1 0 6 5 - 1 0 7 8 .
d o i : 1 0 . 1 0 8 0 / 1 4 7 2 8 2 2 2 . 2 0 2 0 . 1 8 2 6 9 2 9
1 4 3 . T a n a ka Y , C h e n Z J. S T I N G sp e ci f i e s I R F 3 p h o sp h o r y l a t i o n b y T B K 1 i n t h e cy t o so l i c
D N A si g n a l i n g p a t h w a y . S ci S i g n a l . 2 0 1 2 ; 5 ( 2 1 4 ) : r a 2 0 . P u b l i sh e d 2 0 1 2 M a r 6 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci si g n a l . 2 0 0 2 5 2 1
1 4 4 . L i u S , C a i X , W u J, e t a l . P h o sp h o r yl a t i o n o f i n n a t e i m m u n e a d a p t o r p r o t e i n s M A V S ,
S T I N G , a n d T R I F i n d u ce s I R F 3 a ct i v a t i o n . S ci e n ce . 2 0 1 5 ; 3 4 7 ( 6 2 2 7 ) : a a a 2 6 3 0 .
d o i : 1 0 . 1 1 2 6 / sci e n ce . a a a 2 6 3 0
1 4 5 . H u L , X i e H , L i u X , e t a l . T B K 1 I s a S y n t h e t i c L e t h a l T a r g e t i n C a n ce r w i t h V H L L o ss.
C a n ce r D i sco v . 2 0 2 0 ; 1 0 ( 3 ) : 4 6 0 - 4 7 5 . d o i : 1 0 . 1 1 5 8 / 2 1 5 9 - 8 2 9 0 . C D - 1 9 - 0 8 3 7
1 4 6 . S i g o i l l o t F D , K o t si s D H , S e r r e V , S i g o i l l o t S M , E v a n s D R , G u y H I . N u cl e a r
l o ca l i z a t i o n a n d m i t o g e n - a ct i v a t e d p r o t e i n ki n a se p h o sp h o r y l a t i o n o f t h e m u l t i f u n ct i o n a l
p r o t e i n C A D . J B i o l C h e m . 2 0 0 5 ; 2 8 0 ( 2 7 ) : 2 5 6 1 1 - 2 5 6 2 0 . d o i : 1 0 . 1 0 7 4 / j b c. M 5 0 4 5 8 1 2 0 0
1 4 7 . P o u r ce l o t M , Z e m i r l i N , S i l v a D a C o st a L , e t a l . T h e G o l g i a p p a r a t u s a ct s a s a
p l a t f o r m f o r T B K 1 a ct i v a t i o n a f t e r v i r a l R N A se n si n g . B M C B i o l . 2 0 1 6 ; 1 4 : 6 9 . P u b l i sh e d
2 0 1 6 A u g 1 8 . d o i : 1 0 . 1 1 8 6 / s1 2 9 1 5 - 0 1 6 - 0 2 9 2 -
5 2
T a b l e 1 . R T - P C R p r i m e r s u s e d i n t h e r e s e a r c h
T a r g e t e d g e n e D i r e c t i o n S e q u e n c e ( 5 ’ - 3 ’ )
β - a c t i n F o r w a r d C T G G C A C C C A G C A C A A T G
β - a c t i n R e v e r s e G C C G A T C C A C A C G G A G T A C T
H K 1 F o r w a r d G G T G A A A T C G T C C G C A A C
H K 1 R e v e r s e C C C G G G T C T T C A T C G T C
P F K P F o r w a r d C G G A A G T T C C T G G A G C A C C T C T C
P F K P R e v e r s e A A G T A C A C C T T G G C C C C C A C G T A
P F K M F o r w a r d G A G T G A C T T G T T G A G T G A C C T C C A G A A A
P F K M R e v e r s e C A C A A T G T T C A G G T A G C T G G A C T T C G
P D K 3 F o r w a r d C A A G C A G A T C G A G C G C T A C T C
P D K 3 R e v e r s e C G A A G T C C A G G A A T T G T T T G A T G
G P I F o r w a r d C A A G G A C C G C T T C A A C C A C T T
G P I R e v e r s e C C A G G A T G G G T G T G T T T G A C C
P F K L F o r w a r d G G C A T T T A T G T G G G T G C C A A A G T C
P F K L R e v e r s e C A G T T G G C C T G C T T G A T G T T C T C A
P G K 1 F o r w a r d T G G A C G T T A A A G G G A A G C G G
P G K 1 R e v e r s e G C T C A T A A G G A C T A C C G A C T T G G
5 3
F i g u r e s
F i g u r e 1 . C A D a c t i v a t i o n i s b l o c k e d u p o n i m m u n e s t i m u l a t i o n .
( A ) T H P - 1 ce l l s w e r e st i m u l a t e d w i t h L P S ( 5 n g / m L ) , o r i n f e ct e d w i t h S e n d a i v i r u s ( 1 0 0
H A U / m L ) o r H e r p e s si m p l e x v i r u s- 1 ( M O I = 5 ) . A t 6 h o u r s p o st t r e a t m e n t , ce l l cu l t u r e
m e d i u m w a s su b st i t u t e d b y t r a ci n g m e d i u m co n t a i n i n g
1 5
N - l a b e l e d g l u t a m i n e .
M e t a b o l i t e s w e r e e x t r a ct e d a n d a b u n d a n ce o f
1 5
N - l a b e l e d d i h y d r o o r o t a t e w a s a n a l y ze d
5 4
t h r o u g h L C - M S .
( B ) L i m 2 4 0 5 ce l l s w e r e t r a n sf e ct e d w i t h p o l y( I : C ) o r H S V 6 0 . A t 6 h o u r s p o st t r a n sf e ct i o n ,
1 5
N - g l u t a m i n e t r a ci n g w a s co n d u ct e d a n d
1 5
N - l a b e l e d D H O w a s a n a l y ze d a s d e scr i b e d
i n ( A ) .
( C ) T H P - 1 ce l l s w e r e st i m u l a t e d b y L P S o r i n f e ct e d b y S e V o r V e si cu l a r st o m a t i t i s v i r u s
( M O I = 5 ) . A t 6 h o u r s p o st i n f e ct i o n o r st i m u l a t i o n , ce l l s w e r e co l l e ct e d a n d a n a l y ze d b y
2 D G E .
( D ) L i m 2 4 0 5 ce l l s st i m u l a t e d a s i n ( B ) w e r e h a r ve st e d a n d su b j e ct e d t o 2 D G E a n a l ysi s.
( E ) T o t a l R N A w a s e x t r a ct e d f r o m L i m 2 4 0 5 ce l l s st i m u l a t e d a s i n ( B ) a n d t a r g e t g e n e s
e x p r e ssi o n w a s q u a n t i f i e d b y R T - P C R . E a ch g e n e e x p r e ssi o n l e v e l w a s ca l cu l a t e d b y
2
-
△△
C t
u si n g β - a ct i n a s a n i n t e r n a l co n t r o l a n d n o r m a l i z e d b y m o ck g r o u p .
( F ) I m m u n o b l o t t i n g o f i n d i ca t e d p r o t e i n s i n w h o l e ce l l l ysa t e s e x t r a ct e d f r o m L i m 2 4 0 5
ce l l s co l l e ct e d a t 2 4 h p o st st i m u l a t i o n .
A l l t h e r e su l t s i n A , B a n d E r e p r e se n t m e a n s ± S D o f t h r e e b i o l o g i ca l r e p l i ca t e s.
S t a t i st i ca l d i f f e r e n ce i s ca l cu l a t e d b y u n p a i r e d st u d e n t ’ s t - t e st , * m e a n s p < 0 . 0 5 a n d * *
m e a n s p < 0 . 0 1 .
5 5
F i g u r e 2 . C A D i s p h s p h o r y l a t e d b y T B K 1 a n d I K K β
( A ) C A D p h o sp h o r y l a t i o n si t e s a n d co r r e sp o n d i n g p r o t e i n ki n a se s i d e n t i f i e d b y m a ss
sp e ct r o m e t r y .
( B ) S e q u e n ce a l i g n m e n t o f m u l t i p l e sp e ci e s C A D p r o t e i n . P h o sp h o r yl a t i o n si t e s
i d e n t i f i e d a b o v e a n d t h e i r h o m o l o g o u s si t e s a r e m a r ke d i n r e d .
( C ) T H P - 1 ce l l s w e r e st i m u l a t e d b y L P S a n d co l l e ct e d a t 0 , 3 a n d 6 h o u r s p o st
st i m u l a t i o n . C e l l s w e r e l yse d a n d i m m u n o p r e ci p i t a t e d b y C A D a n t i b o d y ,
S 1 4 7 - p h o sp h o r y l a t e d a n d t o t a l C A D w e r e i m m u n o b l o t t e d i n I P p r o d u ct s.
( D ) H E K 2 9 3 T ce l l s w e r e t r a n sf e ct e d w i t h p o l y ( I : C ) , a n d S 1 4 7 - p h o sp h o r y l a t e d C A D w e r e
m e a su r e d a s i n ( C ) .
( E ) L i m 2 4 0 5 st a b l e ce l l l i n e s t r a n sd u ce d w i t h l e n t i v i r u s ca r r y i n g sh T B K 1 o r e m p t y v e ct o r
w e r e t r a n sf e ct e d w i t h p o l y( I : C ) . S 1 4 7 - p h o sp h o r y l a t e d a n d t o t a l C A D w e r e d e t e ct e d a s
d e cr i b e d a b o v e . T B K 1 a n d β - a ct i n w e r e i m m u n o b l o t t e d i n w h o l e ce l l l ysa t e s.
5 6
F i g u r e 3 . T B K 1 / I K K β - m e d i a t e d p h o s p h o r y l a t i o n s u p p r e s s e s C A D e n zy m a t i c
a c t i v i t y .
( A ) V e c t o r s e x p r e ssi n g w i l d - t yp e , p h o sp h o - r e si st a n t o r m i m e t i c C A D m u t a n t s w e r e
t r a n si e n t l y t r a n sf e ct e d i n t o C A D - K O H C T 1 1 6 ce l l s. A t 2 4 h o u r s p o st t r a n sf e ct i o n , ce l l s
w e r e co l l e ct e d a n d su b j e ct e d t o 2 D G E a n a l y si s a n d r e g u l a r i m m u n o b l o t t i n g .
( B ) & ( C ) : C A D m u t a n t s w e r e t r a n sf e ct e d i n t o C A D - K O H E K 2 9 3 T ce l l s. A t 2 4 h o u r s p o st
t r a n sf e ct i o n ,
1 5
N - g l u t a m i n e t r a ci n g w a s co n d u ct e d a n d l a b e l e d D H O a b u n d a n ce w a s
d e t e r m i n e d a s d e scr i b e d a b o v e .
A l l t h e r e su l t s i n B a n d C r e p r e se n t m e a n s ± S D o f t h r e e b i o l o g i ca l r e p l i ca t e s. S t a t i st i ca l
d i f f e r e n ce i s ca l cu l a t e d b y u n p a i r e d st u d e n t ’ s t - t e st , * m e a n s p < 0 . 0 5 a n d * * m e a n s
p < 0 . 0 1 .
5 7
F i g u r e 4 . T B K 1 e x p r e s s i o n i s n e g a t i v e l y a s s o c i a t e d w i t h g l y c o l y t i c p a t h w a y s i n
c l i n i c a l c o l o r e c t a l c a n c e r R N A s e q d a t a
( A ) G e n e s w e r e r a n ke d a cco r d i n g t o t h e i r co r r e l a t i o n co e f f i ci e n t w i t h T B K 1 e x p r e ssi o n i n
T C G A - C O A D R N A se q d a t a se t a n d t h e r a n ki n g l i st w a s su b j e ct e d t o g e n e se t e n r i ch m e n t
a n a l ysi s ( G S E A ) . E n r i ch m e n t p l o t o f g l yco l ysi s- a sso ci a t e d p a t h w a ys a r e sh o w n .
( B ) I n o t h e r T C G A d a t a se t s, g e n e s a r e r a n ke d a n d a n a l yze d a s i n ( A ) . T h e n o r m a l i z e d
e n r i ch m e n t sco r e ( N E S ) a n d F D R q - va l u e o f g l yco l ysi s & g l u co n e o g e n e si s a n d p e n t o se
p h o sp h a t e p a t h w a y i n e a ch d a t a se t a r e sh o w n .

Abstract (if available)

Abstract Carbamoyl-phosphate synthetase, Aspartate transcarbamoylase and Dihydroorotase (CAD) is a tri-functional enzyme catalyzing the first three steps of de novo pyrimidine synthesis. We have previously reported that CAD deamidates NF-κB transcriptional factor RelA, which shunts RelA from mediating inflammatory response to aerobic glycolysis. Here, we report that CAD-mediated pyrimidine synthesis and RelA deamidation are blocked upon immune response, implicating that CAD enzymatic activity is suppressed by innate immune signaling pathways. Mechanistically, TBK1 and IKKβ can phosphorylate CAD at multiple sites in an immune inducible-manner. By overexpressing CAD mutants in CAD-depleted cells, we found that TBK1/IKKβ-mediated CAD phosphorylation can repress CAD enzymatic activity. Because CAD plays a crucial role in tumor metabolic reprogramming, we hypothesize that TBK1/IKKβ are capable of regulating cancer metabolism through suppressing CAD. Surveying a panel of cancer cell lines, we discovered that TBK1/IKKβ can function as tumor-suppressors in colorectal cancer cells by impairing CAD activity, which consequently dampens RelA deamidation and aerobic glycolysis. Taken together, our findings place CAD-mediated metabolic reprogramming downstream of innate immune defense, forging a meaningful crosstalk between two fundamental biological processes.

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Asset Metadata

Creator Xie, Taolin (author)

Core Title CAD-mediated metabolic reprogramming is regulated by innate immune kinases TBK1 and IKKβ

School Keck School of Medicine

Degree Master of Science

Degree Program Molecular Microbiology and Immunology

Degree Conferral Date 2022-08

Publication Date 07/29/2022

Defense Date 06/03/2022

Publisher University of Southern California (original), University of Southern California. Libraries (digital)

Tag innate immunity,metabolism,OAI-PMH Harvest,pyrimidine synthesis

Format application/pdf (imt)

Language English

Contributor Electronically uploaded by the author (provenance)

Advisor Ou, James (committee chair), Feng, Pinghui (committee member), Yuan, Weiming (committee member)

Creator Email jeff-xie@foxmail.com,taolinxi@usc.edu

Permanent Link (DOI) https://doi.org/10.25549/usctheses-oUC111375862

Unique identifier UC111375862

Legacy Identifier etd-XieTaolin-11041

Document Type Thesis

Format application/pdf (imt)

Rights Xie, Taolin

Type texts

Source 20220801-usctheses-batch-964 (batch), University of Southern California (contributing entity), University of Southern California Dissertations and Theses (collection)

Access Conditions The author retains rights to his/her dissertation, thesis or other graduate work according to U.S. copyright law. Electronic access is being provided by the USC Libraries in agreement with the author, as the original true and official version of the work, but does not grant the reader permission to use the work if the desired use is covered by copyright. It is the author, as rights holder, who must provide use permission if such use is covered by copyright. The original signature page accompanying the original submission of the work to the USC Libraries is retained by the USC Libraries and a copy of it may be obtained by authorized requesters contacting the repository e-mail address given.

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Repository Location USC Digital Library, University of Southern California, University Park Campus MC 2810, 3434 South Grand Avenue, 2nd Floor, Los Angeles, California 90089-2810, USA

Repository Email cisadmin@lib.usc.edu