鉴定组蛋白赖氨酸琥珀酰化修饰结合蛋白及其在脑胶质瘤中的功能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81902880
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1805.肿瘤表观遗传
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The process of histone modification and its subsequent function are mainly conducted by three categories of proteins including writer, eraser, and reader proteins. Histone lysine succinylation (Ksucc) is critical for tumor development. However, reader proteins of this modification, which play instrumental roles for gene expression, remains unidentified. Our recent study published in Nature revealed for the first time that the nuclear α-ketoglutarate dehydrogenase (α-KGDH) complex is associated with KAT2A and that KAT2A functions as a succinyltransferase to catalyze α-KGDH–generated succinyl-CoA for succinylation of histone H3 at lysine 79 (H3K79). In this study, we will synthesize histone peptides bearing Ksucc and identify candidate reader proteins with high-throughput protein expression and purification technology. In addition, we will perform ChIP-seq and RNA-seq analysis and conduct cell culture-based and animal studies to reveal the cellular functions of the reader proteins in tumor cell proliferation and tumor development. Our studies, which aim to identify and characterize the function of histone Ksucc readers, will potentially provide a novel strategy to treat human cancer.
组蛋白修饰的发生及随后功能的发挥主要由三类蛋白组成:修饰酶、去修饰酶和结合蛋白。组蛋白琥珀酰化修饰对肿瘤的进展及基因表达调控至关重要,然而其结合蛋白至今还未被鉴定。最近我们发表在Nature的研究首次发现细胞核中的α-酮戊二酸脱氢酶复合物与KAT2A结合,KAT2A作为一个琥珀酰基转移酶以α-酮戊二酸脱氢酶合成的琥珀酰辅酶A为原料,催化组蛋白H3第79位赖氨酸发生琥珀酰化。本课题将首先从合成组蛋白赖氨酸琥珀酰化肽着手,通过高通量蛋白表达和纯化技术筛选出结合蛋白;接着通过ChIP及RNA测序、基于细胞培养及动物模型寻找结合蛋白在基因表达调控和肿瘤增殖及进程方面的功能。通过研究,鉴定出琥珀酰化修饰结合蛋白并寻找新的生物学功能,为肿瘤的临床治疗提供新策略。

结项摘要

琥珀酰化修饰是近几年发现的一种新型蛋白质翻译后修饰,其与肿瘤代谢调控息息相关。已有研究表明KAT2A是组蛋白H3的琥珀酰基转移酶,而对于组蛋白的去琥珀酰化酶目前还没有报道。本项目试图鉴定出琥珀酰化修饰结合蛋白并阐明其潜在的生物学功能。通过合成生物素化组蛋白H4 N端21个氨基酸的琥珀酰化修饰多肽,结合质谱寻找组蛋白琥珀酰化修饰结合蛋白,我们筛选到了琥珀酸辅酶A合成酶复合物。在确定琥珀酸辅酶A合成酶复合物在体外是否能够去琥珀酰化组蛋白H3 K79位琥珀酰化修饰实验中,由于在体外反应过程中可能会导致琥珀酰化修饰基团脱落,我们重复多次都很难检测到组蛋白H3的琥珀酰化修饰。对此,我们对本项目研究内容进行了部分微调,将研究精力集中在寻找关键代谢酶的琥珀酰化修饰及其功能。我们发现了磷酸果糖激酶2(PFK2)能发生琥珀酰化修饰,通过质谱及位点突变我们鉴定了PFK2的三个琥珀酰化位点,且发现SIRT5能结合并去琥珀酰化PFK2。针对PFK2特点位点琥珀酰化及其动态调控机制在肿瘤的恶性进程中的功能我们还在继续开展深入的研究。通过本项目持续深入的研究,将为肿瘤的靶向药物开发提供新的靶点。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Lipid metabolism and cancer
脂质代谢与癌症
  • DOI:
    10.1084/jem.20201606
  • 发表时间:
    2021-01-04
  • 期刊:
    Journal of Experimental Medicine
  • 影响因子:
    15.3
  • 作者:
    Bian X;Liu R;Meng Y;Xing D;Xu D;Lu Z
  • 通讯作者:
    Lu Z
Regulation of gene expression by glycolytic and gluconeogenic enzymes
糖酵解和糖异生酶对基因表达的调节
  • DOI:
    10.1016/j.tcb.2022.02.003
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Trends in Cell Biology
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Bian Xueli;Jiang Hongfei;Meng Ying;Li Ying-ping;Fang Jing;Lu Zhimin
  • 通讯作者:
    Lu Zhimin
The evolving landscape of noncanonical functions of metabolic enzymes in cancer and other pathologies
癌症和其他病理中代谢酶的非典型功能的演变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Cell Metabolism
  • 影响因子:
    29
  • 作者:
    Xu Daqian;Shao Fei;Bian Xueli;Meng Ying;Liang Tingbo;Lu Zhimin
  • 通讯作者:
    Lu Zhimin
Prognostic impact of PCK1 protein kinase activity-dependent nuclear SREBP1 activation in non-small-cell lung carcinoma
PCK1蛋白激酶活性依赖性核SREBP1激活对非小细胞肺癌的预后影响
  • DOI:
    10.3389/fonc.2021.561247
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in Oncology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Shao F;Bian X;Wang J;Xu D;Guo W;Jiang H;Zhao G;Zhu L;Wang S;Xing D;Gao Y;He J;Lu Z
  • 通讯作者:
    Lu Z

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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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