# Molecular mechanisms of PKA mutations underlying Cushing's syndrome

> **NIH NIH F32** · UNIVERSITY OF WASHINGTON · 2021 · $50,922

## Abstract

Project Summary 
 
Chronically  high  levels  of  the  stress  hormone  cortisol  are  deleterious  to  many  organs  systems.  ACTH-­
independent  Cushing’s  syndrome  is  an  endocrine  disorder  wherein  the  adrenal  glands  constitutively  produce 
excess  cortisol.  Symptoms  include  obesity,  thinning  of  the  skin,  cognitive  and  emotional  problems,  and  bone 
loss. Recent studies have identified a mutation in the protein kinase A catalytic subunit (PKAc) in approximately 
50%  of  these  cases.  This  mutation,  L205R,  is  on  the  face  of  PKAc  that  binds  to  its  regulatory  subunit,  and  is 
predicted to disrupt holoenzyme formation. 
 
Traditionally, the model for cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-­protein kinase A (PKA) signaling has relied 
on evidence using supraphysiological levels of cAMP stimulation, which leads to full dissociation of PKAc from 
its regulatory subunit and from A-­kinase anchoring proteins (AKAPs). Recent evidence shows that physiological 
levels  of  cAMP  do  not  dissociate  PKA  holoenzymes,  thereby  redefining  the  model  of  PKA  activation  in  cells. 
Based  on  this  new  information,  the  proposed  experiments  will  test  if  Cushing’s  syndrome  mutations  in  PKAc 
disrupt  localization  of  active  PKA  and  cause  ectopic  phosphorylation  of  substrates  and  downstream  cortisol 
secretion. The hypothesis will be tested in two aims: 
 
Aim 1: Is the spatiotemporal profile of PKAc L205R altered in Cushing’s syndrome? A combined strategy 
of  CRISPR/Cas9  gene-­editing  and  live-­cell  imaging  with  photoactivatable  fluorophores  and  FRET-­based 
biosensors will ascertain: 1) if mutant PKAc is recruited to AKAP-­signaling islands, 2) whether these Cushing’s 
mutants are more mobile inside cells, and 3) if PKAc activity aberrantly accumulates at subcellular regions.  
 
Aim 2: How does mutant PKAc cause excess cortisol production? I will use chemical biology techniques 
combined  with  cortisol  measurement  in  NCI-­H295R  adrenal  cells  1)  to  determine  if  mislocalization  of  PKAc 
activity is necessary and sufficient to boost cortisol release. Next, by combining miniTurbo proximity labeling with 
phospho-­proteomics,  I  will  establish  2)  if  the  disease-­causing  L205R  PKAc  mutant  displays  altered  substrate 
selectivity  that  adversely  impacts  downstream  signaling.  Additionally,  a  mouse  model  of  adrenal  PKAc  L205R 
expression will be generated to evaluate candidate therapeutic intervention strategies resulting from this aim. 
 
The  long-­term  goals  of  this  research  plan  are  to  elucidate  molecular  mechanisms  of  the  signaling  underlying 
hypercortisolism in disease and to spur development of new therapeutic tools. The research will be conducted 
at the University of Washington in the Department of Pharmacology. This environment provides excellent training 
for  academic-­track  postdoctoral  researchers.  Training  benefits  include...

## Key facts

- **NIH application ID:** 10377830
- **Project number:** 3F32DK121415-03S1
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF WASHINGTON
- **Principal Investigator:** Mitchell Hamed Omar
- **Activity code:** F32 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $50,922
- **Award type:** 3
- **Project period:** 2019-05-01 → 2022-04-14

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10377830

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10377830, Molecular mechanisms of PKA mutations underlying Cushing's syndrome (3F32DK121415-03S1). Retrieved via AI Analytics 2026-06-01 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10377830. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*