Metabolic regulation of intestinal stem cell homeostasis
肠道干细胞稳态的代谢调节
基本信息
- 批准号:10189530
- 负责人:
- 金额:$ 45.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-07-01 至 2023-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Acetyl Coenzyme AAgarAmino AcidsAnimal ModelAnimalsArchitectureAutomobile DrivingBiochemical PathwayBiological ModelsCancer ModelCarbonCell CompartmentationCell Culture TechniquesCell Differentiation processCell modelCell physiologyCellsCitric Acid CycleColonColon AdenocarcinomaColon CarcinomaColonic NeoplasmsColorectal CancerConsumptionCytoplasmDataDietDrosophila genusDrosophila melanogasterEnergy MetabolismEnzymesExhibitsGene ExpressionGeneticGenetic ModelsGenetic studyGlycolysisHealthHistonesHyperplasiaImpairmentInstructionIntestinesLGR5 geneLaboratoriesMalignant NeoplasmsMammalian CellMediatingMetabolicMetabolic ControlMetabolic PathwayMetabolismMitochondriaMusOrganoidsOxidesPharmacologyPhenotypePhysiologicalPlayPositioning AttributeProductionPyruvatePyruvate Metabolism PathwayRegulationRoleSignal TransductionSolid NeoplasmTestingWarburg EffectWorkaerobic glycolysisbeta catenincancer cellfatty acid oxidationflygain of functioninhibitor/antagonistintestinal homeostasisloss of functionmouse modeloxidationprogramspyruvate carrierresponsestem cell biomarkersstem cell divisionstem cell fatestem cell homeostasisstem cell proliferationstem cell self renewalstem cellsstemnesstumortumor growthtumor initiationtumor progressiontumor xenografttumorigenesis
项目摘要
Summary
Many cancer and stem cells exhibit a metabolic program that is distinct from most terminally differentiated
cells, wherein a smaller fraction of the glycolytic product pyruvate is transported into the mitochondria and
oxidized. Through a recent collaborative study, the Rutter and Thummel laboratories recently discovered the
identity of the transporter, known as the Mitochondrial Pyruvate Carrier (MPC), which mediates mitochondrial
pyruvate entry. Having made this breakthrough, we are now in position to test the hypothesis, first proposed
about 40 years ago, that loss of the MPC underlies a portion of the decreased mitochondrial pyruvate oxidation
observed in cancers. We have generated significant preliminary data in support of this hypothesis for colon
cancers, and our data suggests that intestinal stem cells might exhibit the same phenomenon. We propose to
employ a multi-system approach, similar to the one that enabled the initial discovery of the MPC, that uses the
powerful strengths of intestinal organoid culture, Drosophila melanogaster, and mouse models of cancer and
intestinal homeostasis. Utilizing this approach, we intend to test the hypothesis that mitochondrial pyruvate
oxidation is necessary and sufficient to maintain appropriate stem cell homeostasis and can play an instructive
role in colon oncogenesis. We will do this through three specific aims that define the mechanistic basis for the
regulation and function of the MPC in instructing intestinal stem cell fate and the propensity of oncogenesis as
well as define the impact of those mechanisms in intact animal models. This information will establish a new
framework for understanding how core metabolic pathways can directly impact the initiation and progression of
colon tumors.
概括
许多癌症和干细胞表现出与大多数终末分化不同的代谢程序
细胞,其中较小部分的糖酵解产物丙酮酸被转运到线粒体中并且
被氧化。通过最近的一项合作研究,Rutter 和 Thummel 实验室最近发现
转运蛋白的身份,称为线粒体丙酮酸载体(MPC),它介导线粒体
丙酮酸进入。取得这一突破后,我们现在可以检验最初提出的假设
大约 40 年前,MPC 的缺失是线粒体丙酮酸氧化减少的一部分原因
在癌症中观察到。我们已经生成了重要的初步数据来支持结肠的这一假设
癌症,我们的数据表明肠道干细胞可能表现出相同的现象。我们建议
采用一种多系统方法,类似于最初发现 MPC 的方法,该方法使用
肠道类器官培养、果蝇和癌症小鼠模型的强大优势
肠道稳态。利用这种方法,我们打算检验线粒体丙酮酸的假设
氧化对于维持适当的干细胞稳态是必要且充分的,并且可以发挥指导性作用
在结肠肿瘤发生中的作用。我们将通过三个具体目标来实现这一目标,这些目标定义了
MPC 在指导肠道干细胞命运和肿瘤发生倾向中的调节和功能
以及定义这些机制在完整动物模型中的影响。这些信息将建立一个新的
用于理解核心代谢途径如何直接影响代谢的启动和进展的框架
结肠肿瘤。
项目成果
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