Recombinant microRNAs in xenobiotic and nutrient disposition

重组 microRNA 在异生素和营养物质配置中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10576880
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-03-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY MicroRNAs (miRNAs or miRs) are genome-derived, functional noncoding RNA (ncRNA) molecules that govern posttranscriptional regulation of target gene expression in cells. Our long-term objective is to gain a mechanistic understanding of miRNA-controlled regulation of xenobiotic & nutrient disposition and drug actions towards the development of new therapeutic strategies. My laboratory pioneered the research on miRNA pharmacoepigenetics that has offered new insights into inter-individual variability in drug disposition and response. Since the diseased carcinoma cells are addicted to continuous supply and metabolism of key xenobiotic nutrients (e.g., amino acids or AAs, vitamins, sugars, etc.) for uncontrolled proliferation and tumorigenesis, understanding the roles of metabolic enzymes (e.g., pyridoxine-5-prime-phosphate oxidase or PNPO) and transporters (e.g., AA transporter SLC7A5/LAT1, glucose transporter SLC2A1/GLUT1, etc.) in nutrient metabolism and transport may help to identify new therapeutic targets. Yet, there is a critical gap in the understanding of important regulatory factors and mechanisms underlying key nutrients’ disposition and homeostasis in carcinoma cells. In addition, current research on miRNA functions and therapeutics are limited to the use of chemo-engineered miRNA “mimics” made in vitro and comprised of extensive and various types of chemical modifications, which are completely different from natural RNA molecules produced and folded in living cells without any or just carrying a limited number of posttranscriptional modifications. This is also in sharp contrast to protein research and therapy that have found ultimate success by using recombinant or bioengineered proteins produced and folded in living cells, rather than polypeptides or proteins synthesized chemically in vitro. Very recently, we have established a novel tRNA/pre-miRNA-based RNA bioengineering technology that permits high-yield and large-scale production of recombinant miRNA agents through in vivo bacterial fermentation. Our studies have showed that recombinant miRNAs are biologically active in regulating target gene expression in human cells, and subsequently modulate drug disposition and response. Furthermore, our preliminary studies have revealed that particular human tRNA (htRNA) can be coupled with human pre-miRNA (hsa-pre-miR) as novel carriers for the production of fully-humanized recombinant or bioengineered miRNA agents, namely hBERA/miRNA. Therefore, in this application, we proposed to (1) establish and utilize novel ncRNA carriers to produce a collection of recombinant hBERA/miRNA molecules (Aim 1), (2) delineate the mechanistic actions of recombinant miRNAs in the control of cellular vitamin B6 metabolism and AA metabolome/homeostasis (Aim 2), and (3) define the effectiveness of recombinant miRNAs in the modulation of pharmacodynamics in disease animal models in vivo (Aim 3). The proposed research will establish a one-of-a-kind RNA biotechnology, and define the mechanistic actions of several human miRNAs in the control of xenobiotic/nutrient metabolism as well as their applications to improving drug efficacy.
项目概要 MicroRNA(miRNA 或 miR)是基因组衍生的功能性非编码 RNA (ncRNA) 分子, 控制细胞中靶基因表达的转录后调控。 外源物质、营养物质配置和药物的 miRNA 控制调节的机制理解 我的实验室率先开展了以下研究: miRNA 药物表观遗传学为药物处置的个体间差异提供了新的见解 由于患病癌细胞对关键物质的持续供应和代谢成瘾。 外源营养素(例如氨基酸或 AA、维生素、糖等)可导致不受控制的增殖和 肿瘤发生,了解代谢酶(例如吡哆醇-5-磷酸氧化酶)的作用 或 PNPO)和转运蛋白(例如 AA 转运蛋白 SLC7A5/LAT1、葡萄糖转运蛋白 SLC2A1/GLUT1 等) 营养代谢和运输方面的研究可能有助于确定新的治疗靶点,但仍存在重大差距。 了解关键营养素配置背后的重要调节因素和机制 此外,目前关于 miRNA 功能和治疗的研究正在进行中。 仅限于使用体外制造的化学工程 miRNA“模拟物”,并由广泛和 多种化学修饰,与天然RNA分子完全不同 在活细胞中产生和折叠,没有任何或仅携带有限数量的转录后 这也与找到终极的蛋白质研究和疗法形成鲜明对比。 成功是通过使用在活细胞中产生和折叠的重组或生物工程蛋白质,而不是 最近,我们建立了一种新的体外化学合成的多肽或蛋白质。 基于tRNA/pre-miRNA的RNA生物工程技术,可实现高产、大规模生产 我们的研究表明,通过体内细菌发酵重组 miRNA 制剂。 重组 miRNA 在调节人类细胞中的靶基因表达方面具有生物活性,并且 随后调节药物处置和反应。 特定的人类 tRNA (htRNA) 可以与人类 pre-miRNA (hsa-pre-miR) 偶联作为新型载体 用于生产完全人源化重组或生物工程 miRNA 制剂,即 因此,在本申请中,我们建议(1)建立和利用新型ncRNA载体。 产生重组 hBERA/miRNA 分子的集合(目标 1),(2)描述机制 重组 miRNA 在控制细胞维生素 B6 代谢和 AA 中的作用 代谢组/稳态(目标 2)和(3)定义重组 miRNA 在 体内疾病动物模型的药效学调节(目标 3)。 建立独一无二的 RNA 生物技术,并定义多种人类 miRNA 的机制作用 控制异生物质/营养素代谢及其在提高药物功效方面的应用。

项目成果

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