N6-methyladenosine (m6A) Interplays with RNA and DNA Damage to Regulate DNA Repair

N6-甲基腺苷 (m6A) 与 RNA 和 DNA 损伤相互作用以调节 DNA 修复

基本信息

  • 批准号:
    10649063
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-03-07 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

N6-methyladenosine (m6A) is the most common modification in mRNA and regulates gene expression. Modulation of m6A profiles is associated with cancer progression and chemotherapeutic drug resistance. However, it remains unknown how m6A is involved in the processes. Understanding the underlying mechanisms is the key to the discovery of new drug targets and biomarkers for cancer therapy and diagnosis. Recent studies have pointed to a new role of m6A in regulating RNA-guided DNA repair suggesting that it can mediate cancer development by interplaying with DNA damage and repair. We recently found that an m6A located next to the stop codon on the transcript of DNA polymerase β (Pol β) was eliminated by oxidative RNA base damage induced by the environmental toxicant, potassium bromate (KBrO3), shifting its deposition to the upstream of the Pol β transcript. We hypothesize that m6A interplays with RNA and DNA base damage to regulate DNA repair. To test this hypothesis, we will pursue two Specific Aims. Aim 1 is to determine if m6A profiles and abundance can be modulated by RNA and DNA base damage in cancer cells. First, we will determine if oxidative RNA and DNA base damage can disrupt the profiles of m6A on the Pol β transcript in cancer cells. This will be tested in HeLa cells treated with KBrO3. We will determine if m6A profiles can be modulated by oxidative RNA base damage, 8-oxoG, and abasic sites (AP sites) on the Pol β transcript using DNA-RNA immunoprecipitation (DRIP)-mediated strand break-mediated RNA modification profiling assay (DRIP-SBRM). We will then determine if the m6A profiles can be altered by DNA base damage, 8-oxodGs, and AP sites on the DNA template of Pol β transcript using the DRIP-mediated strand break-mediated DNA modification profiling assay (DRIP- SBDM). Second, we will determine if RNA and DNA base damage can alter the activity and substrate binding affinity of the m6A writer and eraser, METTL3/METTL14 and FTO. Aim 2 is to determine if m6A can alter the accumulation of RNA base damage to modulate DNA repair in cancer cells. First, we will determine if the profiles of oxidative DNA and RNA base damage on the Pol β transcript can be modified by m6A under METTL3 deficiency in HeLa cells. The effects of m6A on the profiles of oxidative DNA and RNA base damage induced by KBrO3 will be determined using HeLa cells with or without METTL3 gene knockdown. The profiles of m6A and oxidative base damage on the Pol β transcript and its template DNA will be correlated. Second, we will determine if the activity and substrate binding affinity of the key BER enzymes can be modulated in an m6A and RNA damage location-dependent manner. The study will prove the new concept that epitranscriptomic modifications interplay with RNA and DNA base damage to regulate DNA repair in cancer cells. The results will reveal a novel paradigm for m6A to interplay with oxidative RNA and DNA damage to modulate DNA repair that underlies cancer progression. Thus, the study will facilitate the discovery of new targets for RNA-based treatment, diagnosis, and prevention of environmentally-induced cancer.
N6-甲基腺苷(M6A)是mRNA中最常见的修饰,并调节基因表达。 M6A谱的调节与癌症进展和化学治疗耐药性有关。 但是,M6A如何参与该过程仍然未知。了解基本机制 是发现新药靶标和生物标志物进行癌症治疗和诊断的关键。最近的研究 已经指出了M6A在调节RNA引导的DNA修复中的新作用,这表明它可以介导癌症 通过与DNA损伤和修复相互作用来开发。最近,我们发现位于 DNA聚合酶β(POLβ)的转录本上的终止密码子通过氧化RNA碱损伤消除了 由环境有毒物诱导的钾燃烧(KBRO3),将其沉积转移到上游 POLβ转录本。我们假设M6A与RNA和DNA碱基损伤相互作用以调节DNA修复。 为了检验这一假设,我们将追求两个具体的目标。 AIM 1是确定M6A配置文件和抽象是否 可以通过癌细胞中的RNA和DNA碱基损伤来调节。首先,我们将确定氧化物RNA和是否是否 DNA碱基损伤会破坏M6A对癌细胞中POLβ转录本上的特征。这将在 用KBRO3处理的HeLa细胞。我们将确定是否可以通过氧化RNA碱来调节M6A轮廓 使用DNA-RNA免疫沉淀,损伤,8-oxog和脓肿位点(AP位点) (DRIP)介导的链断裂介导的RNA修饰分析测定法(DRIP-SBRM)。然后我们将确定 如果M6A曲线可以通过DNA碱基损伤改变,则8-氧化物和POLβ的DNA模板上的AP位点 使用滴水介导的链断介导的DNA修饰分析测定法(滴水)的转录本 SBDM)。其次,我们将确定RNA和DNA碱基损伤是否可以改变活性和底物结合 M6A作者和橡皮擦的亲和力,mettl3/mettl14和fto。 AIM 2是确定M6A是否可以改变 RNA碱基损伤积累以调节癌细胞中的DNA修复。首先,我们将确定配置文件是否 在mettl3下,M6A可以修改POLβ转录本上的氧化DNA和RNA碱基损伤 HELA细胞缺乏。 M6a对由氧化DNA和RNA碱基损伤的影响 KBRO3将使用有或没有METTL3基因敲低的HELA细胞确定。 M6a和 POLβ转录物及其模板DNA的氧化碱损伤将相关。第二,我们将确定 如果可以在M6A和RNA中调制关键BER酶的活性和底物结合亲和力 损坏位置依赖性方式。这项研究将证明一个新概念,即仪式修改 与RNA和DNA碱基损伤相互作用以调节癌细胞中的DNA修复。结果将揭示出小说 M6A的范式与氧化RNA和DNA损伤相互作用以调节DNA修复,这是癌症的基础 进展。这项研究将有助于发现基于RNA的治疗,诊断和 预防环境诱发的癌症。

项目成果

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