延胡索酸酶通过影响组蛋白甲基化对基因转录调控的分子机制及其在肺癌发展中的作用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81773006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1805.肿瘤表观遗传
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Local metabolic effect of fumarase (FH) regulates histone methylation. However, whether this regulation is implicated in gene transcription remains unclear. Notch signaling has been known to negatively regulate Transforming growth factor β (TGF-β)-induced growth arrest, while the mechanisms underlying this signal crosstalk and their relevance to tumorigenesis remains further investigated. Currently, we have found that TGF-β induces p38-mediated fumarase phosphorylation, which promotes its binding to CSL, the core transcriptional factor under Notch signaling pathway, which further lead to a complex formation of FH /CSL/p53 and the recruitment of FH to p21 promoter. Promoter-associated FH inhibits KDM2A histone demethylase-mediated histone H3 Lys 36 demethylation; subsequently, this antagonizes the inhibitory effect of CSL on p53 and promotes the transcription of p21 and the cell cycle arrest. Meanwhile, FH is found to be largely phosphorylated by PAK4 in NSCLC cells; and this phosphorylation blocks FH /CSL/p53 complex formation. These findings demonstrate the critical role of FH /CSL/p53 signaling pathway in gene transcription and cell growth. in the regulation of cross talk between TGF-β and Notch pathway, and its dyregulation drives tumor development. In the present project, we are going to further investigate the molecular mechanism by which promoter-associated fumarate regulates gene transcription. Furthermore, we will utilize the cancer cell lines and mice tumor model to test the inhibitory effect of PAK4 on TGF-beta-CSL/p53/FH-p21 signaling pathway and the relevant effect on tumor development. Finally, we will set forth to examine the relationship between FH phosphorylation and patient survival. Collectively, here we expect to uncover the functional role of FH in gene transcription and tumorigenesis.
已有研究表明:FH能通过调节组蛋白甲基化介导DNA损伤修复。但FH能否通过影响组蛋白甲基化介导基因转录仍不明了。已知CSL能够抑制p53转录效应;我们前期研究发现:TGF-beta刺激正常细胞导致p38磷酸化FH,促进FH与CSL/p53相互作用,从而推动FH在p21启动子的积累、增强p21启动子区域甲基化、p21转录, 细胞生长抑制。另一方面,肿瘤细胞中PAK4磷酸化FH抑制了FH-CSL相互作用及下游效应。提示TGF-beta-CSL/p53/FH-p21信号通路影响基因转录以及细胞生长。本项目拟研究:FH在启动子局部调节基因转录的分子机制;细胞水平与动物模型中检测PAK4抑制TGF-beta-CSL/p53/FH-p21信号通路对肿瘤生长的影响;在临床肿瘤样本测序或免疫组化分析FH磷酸化状态与病人预后的相关性。本项目将阐明FH调节基因转录的分子机制以及其在肿瘤中的作用。

结项摘要

细胞代谢发生异常重编程是肿瘤发生的重要原因。代谢酶FH在细胞内可利用其酶活性调控组蛋白表观修饰,进而调控基因表达影响细胞生命活动。p53是细胞内的抑癌因子,可介导细胞生长阻滞和细胞凋亡,其功能缺失在多数肿瘤细胞中较常见。据报道,TGF-β信号通路的激活可促使p53发挥抑癌功能。同时经报道,Notch通路的效应分子CSL可抑制p53介导的细胞衰老。基于这些依据,作者开始探索Notch信号通路和TGF-β信号通路的交互作用对p53功能的调控,以及FH在其中所扮演的角色。. 研究人员首先发现在TGF-β的刺激和Notch通路激活下,FH的90位苏氨酸可被p38磷酸化并与CSL-p53形成复合物,从而被招募到p21启动子处;且此过程对TGF-β介导的细胞生长阻滞必不可少。同时,FH酶活突变型与野生型对照实验、外源延胡索酸添加等实验表明,FH催化活性及其在细胞核内产生的延胡索酸可抑制KDM2活性,维持组蛋白H3的36位赖氨酸甲基化水平,这对于TGF-β介导的细胞生长阻滞必不可少。进一步研究发现,在非小细胞肺癌细胞中,FH的46位丝氨酸被PAK4磷酸化后与14-3-3蛋白结合,抑制了FH-CSL-p53复合物的形成,促进肿瘤细胞生长增殖。最后,研究人员在小鼠体内和临床样本层面验证了上述机制。该研究结果为临床非小细胞肺癌的精准诊治提供了新的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
PAK4 Phosphorylates Fumarase and Blocks TGFβ-Induced Cell Growth Arrest in Lung Cancer Cells
PAK4 磷酸化延胡索酸酶并阻断 TGF-β 诱导的肺癌细胞生长停滞
  • DOI:
    10.1158/0008-5472.can-18-2575
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    CANCER RESEARCH
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Chen, Tao;Wang, Ting;Zhong, Nanshan
  • 通讯作者:
    Zhong, Nanshan
The alternative activity of nuclear PHGDH contributes to tumour growth under nutrient stress
核 PHGDH 的替代活性有助于营养胁迫下的肿瘤生长
  • DOI:
    10.1038/s42255-021-00456-x
  • 发表时间:
    2021-10-18
  • 期刊:
    NATURE METABOLISM
  • 影响因子:
    20.8
  • 作者:
    Ma, Chunmin;Zheng, Ke;Jiang, Yuhui
  • 通讯作者:
    Jiang, Yuhui
C-Src confers resistance to mitotic stress through inhibition DMAP1/Bub3 complex formation in pancreatic cancer
C-Src 通过抑制胰腺癌中 DMAP1/Bub3 复合物的形成赋予对有丝分裂应激的抵抗力
  • DOI:
    10.1186/s12943-018-0919-5
  • 发表时间:
    2018-12-15
  • 期刊:
    MOLECULAR CANCER
  • 影响因子:
    37.3
  • 作者:
    Li, Jingjie;Hu, Bin;Jiang, Yuhui
  • 通讯作者:
    Jiang, Yuhui

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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