基于代谢标记与多组学分析发现O-GlcNAc糖基化修饰的转录因子及其在人乳腺癌细胞耐药中的作用

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基本信息

  • 批准号:
    31870793
  • 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:
    C2103.生命组学技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

O-GlcNAcylation defines as O-linked-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) on hydroxyl groups of serine and/or threonine residues of cytosolic and nuclear proteins, which plays crucial regulatory roles in almost all physiological and pathological processes. Our preliminary results suggest the multidrug resistance of human breast cancer cells is modulated via O-GlcNAcylation of transcription factors, but the detailed mechanism remains unclear. This study aims to characterize the O-GlcNAcylated transcription factor and its roles in multidrug resistance of human breast cancer cells. 1) Using feeding metabolic labeling combined with ChIP-Seq like method, O-GlcNAc metabolic labeling Chromatin-Affinity Precipitation DNA Sequencing (O-GlcNAc-ChAP-Seq) analysis strategy will be established firstly. By integrating O-GlcNAc-ChAP-Seq with proteomics analyses and next-generation DNA sequencing, O-GlcNAcylated transcription factors will be profiled and their whole genomic targeted genes will be mapped in human breast cancer cells with or without multidrug resistance. Together with transcriptomics RNA-seq analyses further, the O-GlcNAcylation regulated multidrug resistant gene expression network model will be approached. 2) Some novel O-GlcNAcylated transcription factors related to multidrug resistance will be identified. Their function and potential O-GlcNAcylation sites will be characterized. 3) The role of O-GlcNAcylated transcription factors, such as ATF3 and RREB1, will be elucidated in the regulation of multidrug resistant-related signaling pathways such as cell stress response, DNA damage repair and apoptosis. 4) To reverse the drug resistance of breast cancer cells in vitro, the abnormal O-GlcNAcylation will be intervened. This study will contribute to develop the mechanism of O-GlcNAcylation involved in the regulation of drug resistance-related gene expression network in breast cancer comprehensively and systematically, and provide a new treatment strategy for reversal of drug resistance in breast cancer as well.
O-GlcNAc糖基化是细胞内的一种重要单糖修饰,参与多种生理和病理过程调控。本研究将基于O-GlcNAc糖代谢标技术,1)发展O-GlcNAc糖代谢标记转录因子组结合的染色质DNA序列分析方法,联合O-GlcNAc糖代谢标记转录因子蛋白组学和转录组学手段,实现针对化疗药物耐药与敏感人乳腺癌细胞的多组学贯通比较分析,提出O-GlcNAc修饰调控的耐药相关基因表达网络模型;2)发现新的乳腺癌耐药相关O-GlcNAc糖基化修饰转录因子,分析其O-GlcNAc修饰位点和功能;3)阐释ATF3、RREB1等O-GlcNAc糖基化转录因子在调控细胞应激、DNA损伤修复、凋亡等耐药相关信号通路的作用;4)通过干预和调控异常的O-GlcNAc糖基化修饰,在体外实现逆转乳腺癌细胞耐药性。本研究旨在全面、系统揭示O-GlcNAc糖基化参与乳腺癌耐药相关基因表达网络调控的机制,为乳腺癌耐药逆转治疗提供新思路。

结项摘要

O-GlcNAc糖基化是细胞内的一种重要单糖修饰,参与多种生理和病理过程调控。研究表明,O-GlcNAc糖基化在调节药物刺激等应激反应和细胞稳态中发挥重要作用。本研究发展了一种基于代谢标记的化学选择性O-GlcNAc染色质测序(chemoselective O-GlcNAc chromatin sequencing,COGC-seq)方法,以此为工具,结合代谢标记的O-GlcNAc染色质结合蛋白定量蛋白质组学和转录组学技术,从多组学角度系统分析了O-GlcNAc糖基化的转录调控因子及其靶基因在乳腺癌细胞基因毒(阿霉素)应激反应机制中的作用。与亲代乳腺癌细胞MCF-7相比,阿霉素耐药的乳腺癌细胞MCF-7/ADR的染色质O-GlcNAc修饰显著上调,提示这种糖基化对基因毒应激反应的转录重编程存在调控作用。定量蛋白质谱分析获得了875个差异O-GlcNAc染色质结合蛋白(OCPs),包括88个O-GlcNAc修饰的转录因子或辅因子(OCTFs)。利用COGC-seq,该研究进一步将OCPs在染色质上的结合位置和强度进行分析。结果表明,基因毒刺激在全基因组范围内驱使OCPs结合位置从启动子-增强子平衡态转换为启动子偏向态。随着O-GlcNAc修饰上调,OCPs在染色质上结合强度增强,并进一步激活下游基因的转录。通过多组学整合分析,该研究建立了基因毒诱导的OCTFs调控下游靶基因表达的网络模型。其中,O-GlcNAc修饰的NRF1在该转录调控网络中扮演关键角色。O-GlcNAc糖基化激活了该转录因子的染色质结合能力和转录调控功能,这对MCF-7/ADR的基因毒耐受表型起到重要影响。这些结果揭示了O-GlcNAc糖基化可以作为应激传感器调控多种基因表达,细胞以此应答外界刺激并维持稳态,在乳腺癌等肿瘤细胞耐药过程中发挥重要作用。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
FOXA2 inhibits doxorubicin-induced apoptosis via transcriptionally activating HBP rate-limiting enzyme GFPT1 in HCC cells
FOXA2 通过转录激活 HCC 细胞中的 HBP 限速酶 GFPT1 抑制阿霉素诱导的细胞凋亡
  • DOI:
    10.1007/s13105-021-00829-6
  • 发表时间:
    2021-07-22
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Huang, Huang;Wang, Yuhan;Liu, Yubo
  • 通讯作者:
    Liu, Yubo
ppGalNAc-T4-catalyzed O-Glycosylation of TGF-β type Ⅱ receptor regulates breast cancer cells metastasis potential.
ppGalNAc-T4 催化 TGF-β II 型受体的 O-糖基化调节乳腺癌细胞的转移潜力
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra120.016345
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    The Journal of biological chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Q;Zhang C;Zhang K;Chen Q;Wu S;Huang H;Huang T;Zhang N;Wang X;Li W;Liu Y;Zhang J
  • 通讯作者:
    Zhang J
O-GlcNAc modification regulates MTA1 transcriptional activity during breast cancer cell genotoxic adaptation
O-GlcNAc 修饰在乳腺癌细胞基因毒性适应过程中调节 MTA1 转录活性
  • DOI:
    10.1016/j.bbagen.2021.129930
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xueqin Xie;Qiutong Wu;Keren Zhang;Yimin Liu;Nana Zhang;Qiushi Chen;Lingyan Wang;Wenli Li;Jianing Zhang;Yubo Liu
  • 通讯作者:
    Yubo Liu
Elevation of O-GlcNAc and GFAT expression by nicotine exposure promotes epithelial‐mesenchymal transition and invasion in breast cancer cells
尼古丁暴露导致 O-GlcNAc 和 GFAT 表达升高促进乳腺癌细胞上皮间质转化和侵袭
  • DOI:
    10.1038/s41419-019-1577-2
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Cell Death & Disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Nana Zhang;Tong Zhu;Kairan Yu;Meiyun Shi;Xue Wang;Lingyan Wang;Tianmiao Huang;Wenli Li;Yubo Liu;Jianing Zhang
  • 通讯作者:
    Jianing Zhang
Reduced expression of ppGalNAc‐T4 promotes proliferation of human breast cancer cells
ppGalNAc–T4 表达减少促进人乳腺癌细胞增殖
  • DOI:
    10.1002/cbin.11488
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Cell Biology International
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Qiong Wu;Xueqin Xie;Keren Zhang;Bachir Niang;Yimin Liu;Cheng Zhang;Tianmiao Huang;Huang Huang;Wenli Li;Jianing Zhang;Yubo Liu
  • 通讯作者:
    Yubo Liu

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其他文献

N-乙酰半乳糖胺转移酶-3预测周围型小肺腺癌预后
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华实验外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李锦绣;孙旭;张嘉宁;顾春东
  • 通讯作者:
    顾春东
下调GnTⅣa表达对肝癌Hca-F细胞增殖及侵袭的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国肿瘤生物治疗杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于生金;何静娜;郑伟龙;张嘉宁
  • 通讯作者:
    张嘉宁
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国药物与临床,6, 5-7,2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张嘉宁
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张嘉宁;汪淑晶
  • 通讯作者:
    汪淑晶
Caveolin-1真核表达载体的构建及其在Hepa1-6细胞中的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    生物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪淑晶;汪晓敏;师伟;张嘉宁
  • 通讯作者:
    张嘉宁

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张嘉宁的其他基金

人乳腺癌细胞多肽-N-乙酰半乳糖胺转移酶4(ppGalNAc-T4)新底物的发现与功能研究
  • 批准号:
    31570802
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    面上项目
陷窝蛋白-1(Caveolin-1)与beta-连环蛋白(Catenin)/TCF信号途径对肝癌细胞核心岩藻糖基化的调控作用
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    31170774
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相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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