
PhD en FilosofÃa, Evripidis Gavathiotis.
- Profesor, Departamento de BioquÃmica
- Profesor, Departamento de Medicina (CardiologÃa)
- Profesor, Departamento de OncologÃa (OncologÃa Médica)
- Codirector del Programa de Terapéutica del Cáncer del Centro Oncológico Integral Montefiore Einstein
Ãrea de investigación
- BiologÃa quÃmica, biologÃa estructural, quÃmica médica, descubrimiento de fármacos, proteÃnas de la familia BCL-2, interacciones proteÃna-proteÃna, señalización de quinasas, muerte celular, apoptosis, mitocondrias, autofagia, cáncer, envejecimiento
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- Albert Einstein College of Medicine Jack and Pearl Resnick Campus 1300 Morris Park Avenue Edificio Golding 01 Bronx, NY 10461
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El laboratorio de Gavathiotis i) investiga los mecanismos de las vÃas de muerte celular y supervivencia celular como la apoptosis, la dinámica mitocondrial, la autofagia selectiva y la señalización MAPK/ERK y ii) Desarrolla moléculas pequeñas de primera clase que pueden utilizarse para la identificación y validación de objetivos y que sirven como base para nuevas terapias.
Hemos dilucidado varios mecanismos de señalización e interacciones proteicas y hemos introducido nuevos paradigmas y objetivos en el cáncer y otras enfermedades. Hemos desarrollado moléculas pequeñas de primera clase y las hemos proporcionado en vivo proof of concept in preclinical animal models of various cancers such as AML leukemia, DLBC lymphoma, melanoma, colorectal, pancreatic and non-small cell lung cancer. Furthermore, we have developed first-in-class small molecules that promote cell survival mechanisms in normal tissues and with our collaborators demonstrated their use in mouse models of neurodegenerative diseases (Alzheimer’s, Parkinson’s, Retinitis Pigmentosa), chemotherapy-induced cardiac toxicity, inflammation, and pulmonary fibrosis.
En este proceso también hemos desarrollado Enfoques de plataforma innovadores basados en estrategias computacionales, biofÃsicas y quÃmicas para permitir el descubrimiento de sitios alostéricos en interacciones proteÃna-proteÃna y quinasas, procesos de selección in silico para el descubrimiento eficaz de objetivos, evaluación de SAR y optimización de candidatos, y modificación quÃmica para aumentar el tiempo de residencia en el objetivo y la farmacologÃa de los inhibidores de quinasas. Estos enfoques de plataforma han ampliado nuestros esfuerzos para el descubrimiento de moléculas pequeñas de nuevos objetivos farmacológicos. Varios prototipos de terapias desarrolladas en nuestro laboratorio están en proceso de desarrollo hacia una aplicación como nuevo fármaco en investigación (IND).
Somos un grupo interdisciplinario que tiene experiencia en biologÃa quÃmica y estructural, quÃmica medicinal, diseño de fármacos, cribado computacional y experimental, enfoques bioquÃmicos y de biologÃa celular y farmacologÃa in vivo.
Mecanismos moleculares de la muerte celular y señalización de supervivencia celular
La muerte celular programada es un proceso fisiológico controlado genéticamente que libera al cuerpo de células no deseadas o disfuncionales para mantener el desarrollo normal y la homeostasis de los organismos multicelulares. La desregulación de los programas de muerte celular y supervivencia celular conduce a una variedad de enfermedades y la comprensión de los mecanismos moleculares que gobiernan estas vÃas de señalización es fundamental y relevante desde el punto de vista médico. Si bien nuestro enfoque principal es la red de interacción de proteÃnas de la familia de proteÃnas BCL-2 y su papel en la regulación de la apoptosis, hemos ampliado nuestra investigación para comprender las vÃas y los mecanismos relacionados de las proteÃnas involucradas en la fusión y fisión mitocondrial . autofagia selectiva, VÃa de señalización MAPK y senectudUtilizando estudios de biologÃa quÃmica y estructural, bioquÃmica, biofÃsica y biologÃa celular, pretendemos dilucidar los mecanismos que definen los determinantes que modular las decisiones de vida y muerte en células sanas y malignas. Estos estudios amplÃan nuestra comprensión de los mecanismos biológicos fundamentales y proporcionan nuevos objetivos para el desarrollo de fármacos.
A continuación se muestra una lista de contribuciones clave de los mecanismos moleculares y conocimientos de nuestro laboratorio:
1) mecanismo de activación proapoptótica de BAX y el papel del sitio desencadenante de BAX en la regulación de la activación conformacional de BAX y la translocación mitocondrial, oligomerización y permeabilización de la membrana externa en la apoptosis ( Nature 2008, Molecular Cell 2010, Nature Chemical Biology 2012, J. Biological Chemistry 2015, Molecular Cell 2016 ). 2) Estructura del dÃmero BAX autoinhibido y mecanismo de autoinhibición de BAX que regula la apoptosis ( Molecular Cell 2016 ) 3) Mecanismo alostérico de activación de BRAF por inhibidores y base estructural de la actividad de los inhibidores de RAF contra BRAF oncogénico ( Cancer Cell 2016 ) 4) Base estructural de la activación conformacional de las mitofusinas y la inhibición que regula la fusión y fisión mitocondrial (Nature 2016). 5) Mecanismo alostérico de inhibición de BAX y descubrimiento del sitio alostérico de la molécula pequeña de BAX que regula la activación conformacional de BAX (Nature Chemical Biology 2019). 6) Mecanismo alostérico de control de la dimerización de BRAF y descubrimiento del sitio alostérico de BRAF (Nature Communications 2020). 7) Mecanismos alostéricos de inhibición de BAX a través de la activación del sitio desencadenante de BAX y α1-α2 bucles (Molecular Cell 2016, Nature Communications 2021). 8) Mecanismos de activación de la molécula pequeña BAX en células cancerosas e inducción de la apoptosis y su regulación por las proteÃnas antiapoptóticas BCL-XL y BCL-2 (Cancer Cell 2017, Nature Communications 2022) 9) Conexión de la inhibición de la fusión mitocondrial con la fisión, la permeabilización de la membrana externa mitocondrial, la liberación del citocromo c, la activación de la caspasa-3/7 y el daño del ADN ( Nature Communications 2022). 10) Mecanismo de activación selectiva de la autofagia mediada por chaperonas (CMA) a través de la estabilización de RARα/Interacción NCoR1 y sitio alostérico de molécula pequeña (NatureComunicaciones 2022). 11) Mecanismo de resistencia a los miméticos de BH3 en la leucemia mieloide aguda a través del aumento de los niveles de mitofusina-2, los contactos mitocondria-RE y la mitofagia (Descubrimiento del cáncer) 2023). 12) Mecanismo de resistencia a la apoptosis mitocondrial a través de la dimerización citosólica de BAX (Naturaleza Comunicaciones 2023). 13) Mecanismo de selección Inhibición de la autofagia mediada por chaperonas a través de la orientación de NCoR1/RARa en el cáncer.
BiologÃa quÃmica y descubrimiento de fármacos para el tratamiento de los mecanismos de muerte celular
Aplicamos cribado de alto rendimiento, diseño de fármacos basado en la estructura y quÃmica medicinal para descubrir y desarrollar moléculas pequeñas y sondas basadas en péptidos que modulen la función de las interacciones proteÃna-proteÃna. Trabajamos hacia una "caja de herramientas quÃmica" de activadores e inhibidores de las principales vÃas de muerte celular y supervivencia celular que nos permitan manipular la señalización celular y la decisión del destino en condiciones fisiológicas y patológicas y proporcionar nuevas herramientas de investigación para comprender los mecanismos biológicos y prototipos para el desarrollo de nuevas terapias . Nuestras dianas proteicas incluyen, entre otras, proteÃnas de la vÃa de muerte celular mitocondrial, autofagia mediada por chaperonas, dinámica mitocondrial, señalización de quinasas oncogénicas y, por lo general, se validan en modelos genéticos, pero se consideran desafiantes o "no tratables con fármacos" .
Nuestro laboratorio ha identificado las siguientes moléculas pequeñas, primeras en su clase:
1) activators of pro-apoptotic BAX that demonstrated a new paradigm for pharmacologic induction of apoptosis in cancer (Nature Chemical Biology 2012, Cancer Cell 2017, Nature Communications 2022). 2) activators of chaperone-mediated autophagy through targeting RARa that protect cells from oxidative stress and proteotoxicity (Nature Chemical Biology 2013). 3) activators of mitofusins that promote mitochondrial fusion, increase mitochondrial respiration and restore mitochondrial motility in CMT2A neuropathy (Science 2018, Nature Communications 2022). 4) allosteric BAX inhibitors that inhibit apoptosis and necrosis and protect from chemotherapy-induced cardiotoxicity (Nature Chemical Biology 2019, Nature Cancer 2020). 5) allosteric BRAF inhibitors that overcome resistance to FDA-approved inhibitors in melanoma and colorectal tumors (Nature Communications 2020). 6) competitive BAX inhibitors that inhibit cell death and protect from chemotherapy-induced cytotoxicity (Nature Communications 2021). 7) inhibitors of mitofusins that inhibit mitochondrial fusion, promote mitochondrial fission, induce mitochondrial-outer membrane permeabilization, caspase-3/7 activation and sensitize pro-apoptotic drugs such as BH3 mimetics (e.g. Venetoclax, MCL-1 inhibitors) and Smac mimetics to apoptosis (Nature Communications 2022, Cancer Discovery 2023). 8) stabilizers of NCoR1/RARa that activate chaperone-mediated autophagy and protect from neurodegeneration in Alzheimer’s models, protect from retinal degeneration and induce rejuvenation of old hematopoietic stem cells (Nature 2021, Cell 2021, Nature Communications 2022). 9) kinase inhibitors with rationally designed kinetic selectivity and favorable pharmacological properties as lead cancer therapeutics. 10) moduladores inactivos del dÃmero BAX que disocian y activan los dÃmeros BAX citosólicos e inducen la apoptosis en varias células cancerosas (Naturaleza Comunicaciones 2023) 11) Inhibidores de la autofagia mediados por chaperonas a través de la orientación del complejo NCoR1/RARa que inhibe el crecimiento tumoral. Nuestras metodologÃas integradoras Hemos identificado nuevos objetivos y mecanismos de acción para dos fármacos aprobados por la FDA (ponatinib y eltrombopag) que presentan nuevas oportunidades farmacológicas y clÃnicas para nuevas terapias ( Nature Communications 2020, Nature Communications 2021 ). Seguimos explorando oportunidades de reutilización de fármacos clÃnicos para diferentes mecanismos y objetivos, incluidos los antivirales contra el SARS-COV-2 .
Publicaciones Seleccionadas
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