Eph receptors represent the largest subgroup of the receptor tyrosine kinase family and act in several physiological and pathological processes. Among them, EphA2 has received the greatest attention and its role in cancer has been extensively analyzed. Indeed, EphA2 is over-expressed in many cancer types and exhibits several pro-cancer activities thus, it represents a very challenging and attractive target for the development of novel therapeutic compounds.

The process of ligand-induced receptor endocytosis and the consequent degradation have been exploited as a route to reduce tumor malignancy. In malignant breast cancer cells, the lipid phosphatase Ship2 plays a crucial inhibitory role of EphA2 endocytosis. Ship2 is engaged at the receptor site through a heterotypic Sam-Sam association with the C-terminal Sam domain of EphA2 (EphA2-Sam). Structural and interaction studies indicated that Ship2-Sam binds EphA2-Sam by adopting a canonical “Mid-Loop/End-Helix” interaction model. Further in vitro cell-based assays showed that the EphA2-Sam/Ship2-Sam association produces mainly pro-oncogenic outcomes.

Nevertheless, the adaptor protein Odin, a member of the ANKS (Ankryn repeat and Sam domain containing) family, also plays an inhibitory role of EphA2-receptor degradation through its Sam domains. Odin possesses two tandem Sam domains (Sam1 and Sam2) and Odin-Sam1 is indeed able to bind EphA2-Sam adopting an interaction structure topology identical to that observed for the EphA2-Sam/Ship2-Sam complex.

Goal

Due to the possible correlation between enhanced EphA2 receptor endocytosis/degradation and reduced tumor malignancy, molecules capable of inhibiting its heterotypic Sam-Sam associations, could work as potential anti-cancer therapeutics.

The specific aims of this project are: 1) Structure-based design and evaluation of peptides and/or peptidomimetics able to avoid formation of the Ship2-Sam/EphA2-Sam and/or Odin-Sam1/EphA2-Sam complexes; 2) Analysis of the efficacy of the designed molecules in modulating EphA2 receptor endocytosis and subsequent degradation.

I recettori Eph rappresentano il più grande sottogruppo della famiglia dei recettori tirosin chinasici e agiscono in diversi processi fisiologici e patologici. Tra questi, EphA2 ha ricevuto la massima attenzione e il suo ruolo nel cancro è stato ampiamente analizzato. In particolare, EphA2 viene considerato quale bersaglio per lo sviluppo di nuovi composti terapeutici poichè è sovra-espresso in molti tipi di tumore e presenta diverse attività pro-cancro.

Il processo di endocitosi ligando-indotto del recettore e la conseguente degradazione, rappresentano un potenziale mezzo per ridurre la malignità del tumore. Nelle cellule di cancro al seno maligno, la fosfatasi lipidica Ship2 svolge un ruolo inibitorio cruciale dell'endocitosi di EphA2. Ship2 viene agganciata al recettore attraverso un'associazione Sam-Sam eterotipica con il dominio Sam C-terminale di EphA2 (EphA2-Sam). Studi strutturali hanno indicato che Ship2-Sam lega EphA2-Sam adottando un modello di interazione canonico di tipo "Mid-Loop/End-Helix". Ulteriori saggi cellulari in vitro hanno dimostrato che l'associazione EphA2-Sam / Ship2-Sam produce principalmente effetti pro-oncogenici.

Inoltre, la proteina adattatrice Odin, un membro della famiglia ANKS, svolge un ruolo inibitorio della degradazione del recettore EphA2 attraverso i suoi domini Sam. Infatti Odin possiede due domini Sam in tandem (Sam1 e Sam2) e Odin-Sam1 è in grado di legare EphA2-Sam adottando un modello di interazione identico a quello osservato per il complesso EphA2-Sam / Ship2-Sam.

Obiettivo

A causa della possibile correlazione tra incremento di endocitosi / degradazione del recettore EphA2 e ridotta malignità del tumore, molecole in grado di inibire le associazioni eterotipiche Sam-Sam, in cui esso è coinvolto, potrebbero funzionare come potenziali agenti anticancro.

Gli obiettivi specifici di questo progetto sono: 1) Progettazione basata su dati strutturali e valutazione di peptidi e / o peptidomimetici in grado di inibire la formazione dei complessi Ship2-Sam / EphA2-Sam e / o Odin-Sam1 / EphA2-Sam; 2) Analisi dell'efficacia delle molecole progettate nel modulare l'endocitosi del recettore EphA2 e successiva degradazione.

Figures Figure:

Figure Caption. Peptides targeting Sam-Sam interactions involving EphA2 might work as anticancer agents. The 3D structures of different Sam domains are shown; the EphA2-Sam “End-Helix” interface is colored white and positively charged residues important for Sam-Sam associations are reported in blue; the “Mid-Loop” interfaces of Ship2-Sam and Odin-Sam1 are highlighted in blue with negatively charged residues, that are involved into intermolecular  contacts, shown in red.

Legenda. Peptidi in grado di inibire le interazioni Sam-Sam, che coinvolgono EphA2, potrebbero funzionare come agenti antitumorali. Vengono mostrate le strutture 3D di diversi domini Sam; l'interfaccia “End-Helix” di EphA2-Sam è colorata in bianco mentre i residui carichi  positivamente importanti per le associazioni Sam-Sam sono riportati in blu; le interfacce “Mid-Loop” di Ship2-Sam e Odin-Sam1 sono evidenziate in blu con i residui carichi negativamente, coinvolti nei contatti intermolecolari, colorati in rosso.