Dysregulations of functional RNA modifications and hexavalent chromium lung carcinogenesis
功能性RNA修饰失调与六价铬肺癌发生
基本信息
- 批准号:10565860
- 负责人:
- 金额:--
- 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:2022-02-08 至 2023-02-28
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AffectBiological AssayBiological ProcessBiologyCISH geneCancer EtiologyCarcinogensCellsChemicalsChronicControl GroupsCountryDNADataDown-RegulationEnvironmental CarcinogensEnvironmental HealthEnzyme-Linked Immunosorbent AssayExposure toGene ExpressionGoalsHistonesHumanImpairmentIncidenceJanus kinaseKnockout MiceLungLung NeoplasmsLysineMalignant neoplasm of lungMediatingMessenger RNAMetal CarcinogenesisMethyltransferaseMicroarray AnalysisModificationMonoubiquitinationMusNucleotidesOccupationalOncogenicPathway interactionsPersonsPlayPost-Translational Protein ProcessingProcessPromoter RegionsPropertyProteinsRNARNA Polymerase IIRNA StabilityReaderResistanceReview LiteratureRiboseRoleSTAT proteinSmall Interfering RNATumor BurdenTumor TissueTumorigenicityUnited StatesUntranslated RNAUp-RegulationWestern Blottingcancer stem cellcancer therapycarcinogenesiscarcinogenicitycell transformationchromium hexavalent ionconditional knockoutenvironmental carcinogenesisinsightknock-downlung carcinogenesislung tumorigenesismouse modelnoveloverexpressionpollutantpromoterrecruitstem cell self renewalstem-like celltranscriptome sequencingtumor progressiontumorigenesisubiquitin isopeptidaseubiquitin-protein ligase
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
Hexavalent chromium [Cr(VI)] is one of the most common environmental carcinogens causing lung cancer,
however, the mechanism of Cr(VI) carcinogenesis remains elusive. The N6-methyladenosine (m6A) modification is
the most prevalent internal modification in eukaryotic messenger RNAs (mRNAs), which is dynamically regulated
by three groups of proteins known as writers, erasers and readers. Recent advances in demonstrating the vital
roles of RNA m6A modifications in regulating gene expression and a variety of biological processes represents a
breakthrough in understanding RNA biology and functions. Moreover, accumulating evidence has shown that up-
regulation of m6A modifications plays critical roles in cancer progression and cancer therapy resistances. However,
it remains largely un-explored whether the m6A modification dysregulation plays a role in the carcinogenic process
especially in environmental carcinogenesis. The goal of this study is to investigate the mechanism of Cr(VI)
carcinogenesis by studying RNA m6A modification dysregulations, focusing on the role and mechanism of chronic
Cr(VI) exposure-caused m6A writer methyltransferase like 3 (METTL3) up-regulation. Our preliminary studies found:
(i) Chronic Cr(VI) exposure up-regulates METTL3 expression, which contributes causally to Cr(VI)-induced cell
transformation, CSC-like property and tumorigenesis. (ii) METTL3 up-regulation is also similarly detected in chronic
Cr(VI) exposure-caused human and mouse lung tumor tissues. (iii) The Jak2-Stat3 pathway is activated. (iv) Jak2
and SOCS3 mRNA levels are increased and decreased in Cr(VI)-transformed cells, respectively. Stably knocking
down METTL3 significantly decreases Jak2 but increases SOCS3 mRNA levels. (v) Inhibition of the Jak2-Stat3
oncogenic pathway in Cr(VI)-transformed cells significantly reduces their CSC-like property. (vi) The repressive
histone 2A (H2A) lysine 119 (K119) monoubiquitination (H2AK119ub1) levels and H2AK119ub1 enrichment at
METTL3 promoter region are greatly reduced in Cr(VI)-transformed cells. (vii) The expression level of a H2A
deubiquitinase USP28 is up-regulated in Cr(VI)-transformed cells. Knockdown of USP28 increases H2AK119ub1
levels but reduces METTL3 protein levels. Based on literature review and our novel preliminary data, our central
hypothesis is: “METTL3 up-regulation increases Jak2 and SOCS3 mRNA m6A modifications to up-regulate Jak2
but down-regulate SOCS3 expressions, which activates the oncogenic Jak2-Stat3 pathway promoting Cr(VI)
carcinogenesis”. Three aims are proposed: Aim 1 will determine the mechanism of how chronic Cr(VI) exposure up-
regulates METTL3 expression focusing on the role of USP28-mediated down-regulation of histone 2A
monoubiquitination. Aim 2 will demonstrate that METTL3 up-regulation increases Jak2 and SCOS3 mRNA m6A
modifications to activate the Jak2-Stat3 pathway promoting Cr(VI)-exposure-induced CSC-like property and
tumorigenesis. Aim 3 will demonstrate that METTL3 lung-specific deletion using a METTL3 conditional knockout
mouse model impairs Cr(VI) lung tumorigenesis in mice.
项目概要/摘要
六价铬[Cr(VI)]是最常见的导致肺癌的环境致癌物之一,
然而,Cr(VI) 致癌机制仍不清楚。N6-甲基腺苷 (m6A) 修饰尚不清楚。
真核生物信使 RNA (mRNA) 中最普遍的内部修饰,受到动态调节
由三组蛋白质(称为写入器、擦除器和读取器)组成,这些蛋白质在展示重要功能方面取得了最新进展。
RNA m6A 修饰在调节基因表达和多种生物过程中的作用代表了
此外,越来越多的证据表明,在理解 RNA 生物学和功能方面取得了突破。
m6A 修饰的调节在癌症进展和癌症治疗耐药中发挥着关键作用。
m6A 修饰失调是否在致癌过程中发挥作用尚未得到充分研究
特别是在环境致癌方面,本研究的目的是研究 Cr(VI) 的作用机制。
通过研究 RNA m6A 修饰失调,重点关注慢性癌的作用和机制
Cr(VI) 暴露导致 m6A writer 甲基转移酶样 3 (METTL3) 上调。我们的初步研究发现:
(i) 慢性 Cr(VI) 暴露上调 METTL3 表达,这对 Cr(VI) 诱导的细胞有因果作用
(ii) 在慢性病中也类似地检测到 METTL3 上调。
Cr(VI) 暴露引起的人和小鼠肺肿瘤组织 (iii) Jak2-Stat3 通路被激活。
Cr(VI) 转化细胞中,SOCS3 和 SOCS3 mRNA 水平分别增加和减少。
下调 METTL3 显着降低 Jak2,但增加 SOCS3 mRNA 水平 (v) Jak2-Stat3 的抑制。
Cr(VI) 转化细胞中的致癌途径显着降低其 CSC 样特性 (vi) 抑制特性。
组蛋白 2A (H2A) 赖氨酸 119 (K119) 单泛素化 (H2AK119ub1) 水平和 H2AK119ub1 富集
Cr(VI) 转化细胞中 METTL3 启动子区域大大降低 (vii) H2A 的表达水平。
去泛素酶 USP28 在 Cr(VI) 转化细胞中上调,USP28 的敲低会增加 H2AK119ub1。
水平,但降低 METTL3 蛋白水平 根据文献综述和我们新的初步数据,我们的中心
假设是:“METTL3 上调会增加 Jak2 和 SOCS3 mRNA m6A 修饰,从而上调 Jak2
但下调 SOCS3 表达,从而激活致癌 Jak2-Stat3 通路,促进 Cr(VI)
提出了三个目标: 目标 1 将确定慢性 Cr(VI) 暴露如何上升的机制
调节 METTL3 表达,重点关注 USP28 介导的组蛋白 2A 下调的作用
目标 2 将证明 METTL3 上调会增加 Jak2 和 SCOS3 mRNA m6A。
激活 Jak2-Stat3 通路的修饰可促进 Cr(VI) 暴露诱导的 CSC 样特性,
目标 3 将使用 METTL3 条件性敲除证明 METTL3 肺部特异性缺失。
小鼠模型会损害小鼠体内 Cr(VI) 肺肿瘤的发生。
项目成果
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