STAG2 mutations and 3D genome organization in glioblastoma multiforme
多形性胶质母细胞瘤中的 STAG2 突变和 3D 基因组组织
基本信息
- 批准号:10525627
- 负责人:
- 金额:$ 54.94万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-10 至 2027-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAllelesAuxinsBioinformaticsBiologicalBiologyBrain NeoplasmsCancer BiologyCellsChIP-seqChromatinChromatin LoopComplexDNA RepairDataData AnalyticsDevelopmentEZH2 geneEnhancersEwings sarcomaFDA approvedGene ExpressionGene MutationGene SilencingGenesGenomeGlioblastomaGoalsGrantHi-CHomeobox GenesIn VitroIndividualKnowledgeLeadLinkLocationMaintenanceMalignant NeoplasmsMalignant neoplasm of urinary bladderMediatingModelingMolecularMutateMutationMyeloid LeukemiaNeoplastic Cell TransformationPRC1 ProteinPathogenesisPlayPolycombPrimary Brain NeoplasmsPrimary NeoplasmProcessRepressionResearchResearch PersonnelRoleSignal TransductionSister ChromatidSystemTestingThe Cancer Genome AtlasTherapeuticTranscriptional RegulationTumor SuppressionTumor Suppressor GenesTumor-DerivedXenograft procedurebasebioinformatics pipelinecancer typecohesincohesionepigenomicsexperimental studygene repressionin vivoinhibitormultidisciplinarymutantnovel therapeutic interventionpromotertargeted treatmenttherapeutic evaluationtherapeutic targettranscriptome sequencingtumor
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common primary brain tumor. Cohesin is a chromatin-bound ring
complex involved in 3D genome organization, sister chromatid cohesion, gene expression, and DNA repair.
Mutational inactivation of genes encoding components of the cohesin complex is common in GBM, and
mutations of the STAG2 subunit account for >50% of all cohesin mutations. However, the mechanism(s) of
STAG2 tumor suppression remain unknown. Recent ground-breaking studies in the basic biology of cohesin
have shown that cohesin plays a critical role in generating and maintaining the chromatin loops that underly
much of 3D genome organization and that link enhancers to the promoters the regulate. However, the
relationship of these functions of cohesin to GBM pathogenesis is undefined. This grant will test the hypothesis
that tumor-derived STAG2 mutations result in alterations to 3D genome organization and enhanced Polycomb
Group (PcG)-mediated transcriptional repression to drive neoplastic transformation in GBM. This hypothesis is
based on experiments performed in the Waldman (multi-PI) and Jin (multi-PI) labs that utilized gene editing to
correct the endogenous mutant allele of STAG2 in GBM cells, with matched corrected and uncorrected cells
analyzed by Hi-C and RNA-seq. The data were analyzed using a new bioinformatics pipeline Jin developed
called “HiCorr” and “DeepLoop” that makes it possible to clearly identify chromatin loops from sub-billion read-
pair sequencing depth with the highest possible sensitivity. These experiments showed that whereas STAG2
was dispensable for maintenance of Topologically Associating Domains (TADs), STAG2 was essential for
regulating the size and strength of individual CTCF and H3K27me3-anchored chromatin loops, leading to
alterations in the expression of adjacent genes. The preliminary studies also showed that STAG2-mutant GBM
cells have dramatically increased levels of chromatin-bound H3K27me3, enhanced repression of Polycomb
Group (PcG)-regulated genes, and sensitivity to inhibitors of PcG signaling in vitro. Based on these data, two
aims are proposed. In Aim #1 we will examine the relationship between STAG2-regulated chromatin loops and
gene expression in GBM cells and tumors. In Aim #2 we will define the role of STAG2 in PcG-mediated chromatin
looping and transcriptional repression in GBM. Completion of the research proposed in this grant will define the
role of tumor-derived STAG2 gene mutations in 3D genome organization and PcG-mediated transcriptional
repression in GBM cells and tumors. These findings will provide a long-sought molecular mechanism for cohesin-
mediated tumor suppression, providing important clues for how cohesin mutations can be targeted for
therapeutic purposes in GBM.
项目概要
多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是最常见的原发性脑肿瘤,粘连蛋白是一种染色质结合环。
参与 3D 基因组组织、姐妹染色单体凝聚、基因表达和 DNA 修复的复合体。
编码粘连蛋白复合物成分的基因突变失活在 GBM 中很常见,并且
STAG2 亚基突变占所有粘连蛋白突变的 50% 以上,但其机制尚不清楚。
STAG2 肿瘤抑制的最新突破性研究在粘连蛋白的基础生物学方面仍然未知。
研究表明,粘连蛋白在生成和维持染色质环方面发挥着关键作用,而染色质环是染色质环的基础。
3D 基因组组织的大部分,以及将增强子与所调节的启动子连接起来的过程。
粘连蛋白的这些功能与 GBM 发病机制的关系尚不清楚,这项资助将检验这一假设。
肿瘤衍生的 STAG2 突变会导致 3D 基因组组织发生改变并增强 Polycomb
组 (PcG) 介导的转录抑制驱动 GBM 肿瘤转化。
基于 Waldman(多 PI)和 Jin(多 PI)实验室进行的实验,利用基因编辑
使用匹配的校正和未校正细胞校正GBM细胞中STAG2的内源突变等位基因
通过 Hi-C 和 RNA-seq 分析数据使用 Jin 开发的新生物信息学流程进行分析。
称为“HiCorr”和“DeepLoop”,可以从数十亿个读数中清楚地识别染色质环
这些实验表明,STAG2 具有尽可能高的配对测序深度。
对于维护拓扑关联域 (TAD) 来说是可有可无的,STAG2 对于维护拓扑关联域 (TAD) 来说是必不可少的
调节单个 CTCF 和 H3K27me3 锚定染色质环的大小和强度,从而导致
初步研究还表明,STAG2 突变的 GBM 的表达发生了改变。
细胞中染色质结合的 H3K27me3 水平显着增加,增强了 Polycomb 的抑制
组 (PcG) 调节基因以及体外 PcG 信号抑制剂的敏感性 基于这些数据,两个。
在目标 #1 中,我们将研究 STAG2 调节的染色质环与
GBM 细胞和肿瘤中的基因表达 在目标 #2 中,我们将定义 STAG2 在 PcG 介导的染色质中的作用。
GBM 中的循环和转录抑制。完成本拨款中提出的研究将定义
肿瘤源性 STAG2 基因突变在 3D 基因组组织和 PcG 介导的转录中的作用
GBM 细胞和肿瘤中的抑制作用将为粘连蛋白提供长期寻找的分子机制。
介导的肿瘤抑制,为如何靶向粘连蛋白突变提供了重要线索
GBM 的治疗目的。
项目成果
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