MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798280719392
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32039412
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a540
■1001  ▼aRae,  Megan  Yeo  Jin.▼0(orcid)0000-0002-7906-9080
■24510▼aLeveraging  Functional  Genomics  to  Elucidate  Mechanisms  of  Targeted  Protein  Degradation
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a242  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Liau,  Brian.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2025.
■520    ▼aTargeted  protein  degradation  (TPD)  is  a  rapidly  developing  field  that  hijacks  the  cell's  ubiquitin-proteasome  system  by  using  small  molecules  to  induce  proximity  between  a  protein  of  interest  and  an  E3  ubiquitin  ligase,  leading  to  target  ubiquitination  and  subsequent  proteasomal  degradation.  These  TPD-inducing  molecules,  termed  degraders,  offer  advantages  over  traditional  occupancy-based  inhibitors  by  operating  through  event-driven  pharmacology,  making  this  modality  attractive  as  chemical  biology  tools  and  therapeutics.  Molecular  glues  represent  a  unique  class  of  degraders  due  to  their  monovalent  nature  and  favorable  drug-like  properties,  making  them  attractive  both  as  therapeutics  and  as  scaffolds  for  the  development  of  heterobifunctional  degraders.  These  molecules  are  also  uniquely  selective  due  to  the  high  degree  of  protein  and  ligand  cooperativity  required  for  productive  ternary  complex  formation  between  the  neosubstrate  and  the  E3  ubiquitin  ligase.  However,  the  rational  development  of  glue  degraders  has  been  challenging,  with  most  known  examples  identified  through  serendipitous  discovery  or  high-throughput  screening.  Thus,  strategies  that  enable  the  elucidation  of  their  structural  prerequisites,  E3  ligase  scaffold  preferences,  and  potential  resistance  mechanisms  will  be  important  for  accelerating  the  discovery  and  design  of  molecular  glue  degraders.In  this  thesis,  I  present  three  projects  that  leverage  functional  genomics  approaches,  including  CRISPR-suppressor  screens,  base  editor  scanning,  and  deep  mutational  scanning,  to  illuminate  molecular  principles  governing  TPD  by  molecular  glue  degraders.  Genome  editing  technologies  enable  systematic  amino  acid-resolution  mutagenesis  in  endogenous  contexts,  while  expression  library  screens  allow  comprehensive  evaluation  of  genetic  variation  in  a  controlled,  unbiased  manner  to  map  structure-function  relationships  of  E3  ligases.  Together,  these  approaches  reveal  novel  insights  into  mechanisms  of  action,  resistance,  and  chemical-genetic  convergence,  which  can  be  harnessed  to  guide  rational  degrader  design.In  Chapter  2,  I  describe  our  efforts  to  map  the  landscape  of  resistance  mutations  in  the  neosubstrates  RBM39  and  GSPT1  in  response  to  their  respective  molecular  glue  degraders.  Through  CRISPR-Cas9  tiling  screens,  we  uncover  canonical  degron  mutations  that  disrupt  degrader  binding,  as  well  as  distal  site  mutations  that  partially  rescue  degradation  yet  are  sufficient  for  cell  survival.  Integration  with  evolutionary  sequence  conservation  data  reveals  varying  levels  of  sequence  conservation  across  resistance  sites  in  RBM39  and  GSPT1,  suggesting  that  structural  and  functional  requirements  of  protein  regions  constrain  the  accessible  mutational  space  and  thereby  drive  divergent  mutational  outcomes  across  targets.In  Chapter  3,  I  focus  on  elucidating  the  mechanism  of  action  of  the  molecular  glue  degrader  UM171,  which  induces  the  degradation  of  the  LSD1-CoREST  corepressor  complex  via  the  Cullin3-RING  E3  ligase  substrate  receptor,  KBTBD4.  By  integrating  proteomics,  functional  genomics,  biochemical  analysis,  and  cryo-electron  microscopy  (cryo-EM),  we  show  that  HDAC1/2,  the  direct  target  of  UM171,  bridges  CoREST  to  KBTBD4,  and  that  CoREST  degradation  requires  a  dual-glue  mechanism  involving  the  metabolite  inositol  hexakisphosphate  (InsP6).  Base  editor  scanning  further  validates  critical  residues  in  the  ternary  complex  interface,  showcasing  the  value  of  precise  genetic  perturbations  in  probing  requirements  for  degrader  activity.In  Chapter  4,  I  investigate  KBTBD4  mutations  found  in  medulloblastoma,  demonstrating  that  these  mutants  are  gain-of-function  (GOF)  and  mimic  UM171  by  promoting  neomorphic  degradation  of  CoREST  through  HDAC1/2  engagement.  Using  deep  mutational  scanning,  we  chart  the  mutational  landscape  of  the  KBTBD4  cancer  hotspot,  revealing  a  strong  preference  for  insertion  mutations  in  driving  neomorphic  E3-substrate  engagement.  Unexpectedly,  structural  analyses  demonstrate  a  convergent  shape  complementarity  phenomenon  between  these  cancer  mutations  and  UM171,  where  genetic  mutations  and  chemical  matter  structurally  and  functionally  mimic  each  other.  We  also  demonstrate  that  HDAC1/2  inhibitors  can  disrupt  the  mutant  ternary  complex  and  suppress  proliferation  in  patient-derived  KBTBD4-mutant  medulloblastoma  cells,  revealing  a  therapeutically  actionable  vulnerability.Collectively,  these  studies  illustrate  the  power  of  massively  parallel  genetic  screening  in  uncovering  mechanistic  principles  of  molecular  glue  degraders,  identifying  resistance  vulnerabilities,  and  guiding  degrader  design,  prompting  their  use  as  valuable  tools  in  the  TPD  space.  Importantly,  we  describe  a  phenomenon  of  chemical-genetic  convergence  where  genetic  mutations  and  small  molecules  phenocopy  each  other  structurally  and  functionally,  highlighting  a  framework  where  genetic  perturbations  can  be  used  to  aid  the  rational  design  of  induced  proximity  therapeutics.  More  broadly,  this  work  underscores  the  potential  of  functional  genomics  to  accelerate  the  discovery  of  next-generation  degraders  and  proximity-based  therapeutics.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aChemistry
■650  4▼aMolecular  biology
■650  4▼aBiochemistry
■650  4▼aGenetics
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■653    ▼aTargeted  protein  degradation
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■690    ▼a0487
■690    ▼a0369
■690    ▼a0307
■71020▼aHarvard  University▼bChemistry  and  Chemical  Biology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357543▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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