AMPKα调控DNA双链断裂修复的机制及其在卵巢癌中的功能研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号:
    31900511
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0703.细胞增殖及细胞周期
  • 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

DNA double-strand breaks repair pathways in mammalian cells are closely related to the occurrence and treatment of cancer. The increased genomic instability and somatic cell mutations caused by DNA double-strand break defect is one of the important causes of cancer. It is essential to dissect the key steps and screen novel regulators of DNA double-strand breaks repair process in understanding the mechanisms of cancer development. AMP-dependent protein kinase AMPKα is the sensor of cellular energy state and core regulator of metabolic pathways, but its involvment in DNA damage response has rarely been reported. Using laser micro-irradiation technique, we induced DNA double-strand breaks in specific regions of nucleus, and subsequently observed rapid recruitment of AMPKα (including AMPKα1 and AMPKα2) to damage sites. Inhibitor treatment assays revealed the recruitment was regulated by poly-ADP-ribosylation (PAR) modification. Moreover, AMPKα knockdown leaded to the persistence of DNA damage marker γH2AX in X-Ray treated cells, which indicated the decreased repair efficiency due to AMPKα deficiency. Based on the above results, in this project, we will focus on the function of AMPKα in double-strand breaks repair, identify its downstream target, elaborate the molecular mechanisms of its function and then explore the pathological significance of this function in ovarian cancer. This project will complement mechanisms of DNA double-strand breaks repair and provide new ideas for understanding the treatment of ovarian cancer.
DNA双链断裂修复通路与癌症发生及治疗密切相关,其缺陷引起的基因组不稳定性增加及体细胞突变是癌症发生的重要原因之一。解析DNA双链断裂修复过程的核心步骤及挖掘该过程的关键调控因子是理解癌症发生机制的重要途径。AMP依赖的蛋白激酶AMPKα是细胞能量状态的感受器及代谢途径的核心调节因子,但其在DNA损伤应答中的作用还少有报道。应用激光微辐射技术在核内定点诱发DNA双链断裂后,我们发现蛋白AMPKα(AMPKα1和AMPKα2亚基)被快速招募至断裂位点,且招募过程受多聚ADP-核糖化修饰(PAR)调控。AMPKα敲低导致X线造成的DNA损伤持续存在,表明其导致细胞修复速率下降。由此,本项目将重点研究AMPKα在双链断裂修复中的作用,鉴定其下游蛋白,解析其发挥功能的分子机制,进而以卵巢癌为模型探讨该功能的病理意义。研究结果将为DNA损伤修复机制提供新内容并为卵巢癌的治疗提供新思路。

结项摘要

DNA双链断裂是细胞内最为致命的损伤类型,负责修复该类损伤的通路包括同源重组(HR)和非同源末端连接(NHEJ),其中同源重组修复是维持基因组稳定性和保真性的重要机制,该通路的缺陷与癌症发生及化疗耐药密切相关。卵巢癌是女性生殖器官常见的恶性肿瘤,遗传学与癌症基因组图谱研究表明,约50%的卵巢癌细胞中存在同源重组修复通路基因的遗传性或表观遗传改变。因此,鉴定调控通路中的关键蛋白并以此为靶点设计理想的化合物与铂类药物联合用药对卵巢癌的治疗有重要意义。本研究鉴定到了一个新的DNA双链断裂修复的调控因子AMPKα,我们发现AMPKα的两个亚型AMPKα1与AMPKα2都可被招募至DNA双链断裂位点,且PARP1介导的蛋白PAR化是AMPKα招募所必需的。AMPKα1可与PARP1互作,且该互作在诱导DNA双链断裂后增强。在卵巢癌细胞SKOV3及HO-8910中敲除AMPKα1或抑制AMPK激酶活性引起细胞对博莱霉素的敏感性增加;彗星实验发现AMPKα1敲除后细胞有更长的彗星尾巴;并且DNA断裂的标志物H2AX,53BP1及BRCA1蛋白聚集点显著降低,这些都说明AMPKα1调控了细胞的DNA双链修复能力。进一步的功能性实验发现AMPKα1敲低显著影响同源重组修复效率,且重新表达全长AMPKα1可挽救该缺陷。从分子机制上,我们发现AMPKα1敲除显著降低了DNA损伤后ATM的活化,且与多种DNA损伤修复蛋白互作,如RAD50, BRCA1, FANCD2,UNR5等等。AMPKα1在阿霉素耐药的癌细胞中显著上调表达,说明AMPKα1可能通过调控DNA双链断裂修复增强了肿瘤耐药性。本研究发现细胞内的能量感受器AMPKα参与DNA双链断裂的新功能,为AMPKα的激活剂作为卵巢癌治疗靶点的提供了新的思路和可能性。

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)
GSK-3beta manipulates ferroptosis sensitivity by dominating iron homeostasis
GSK-3beta 通过控制铁稳态来操纵铁死亡敏感性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Cell Death Discov
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Lingjuan Wang;Sijin Ouyang;Bin Li;Hao Wu;Fengli Wang
  • 通讯作者:
    Fengli Wang
Roles of AMP-Activated Protein Kinase (AMPK) in Mammalian Reproduction
AMP 激活蛋白激酶 (AMPK) 在哺乳动物繁殖中的作用
  • DOI:
    10.3389/fcell.2020.593005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Front Cell Dev Biol
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Yang W;Wang L;Wang F;Yuan S
  • 通讯作者:
    Yuan S
The Vehicle Determines the Destination: The Significance of Seminal Plasma Factors for Male Fertility
车辆决定目的地:精浆因素对男性生育能力的意义
  • DOI:
    10.3390/ijms21228499
  • 发表时间:
    2020-11-12
  • 期刊:
    Int J Mol Sci
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang F;Yang W;Ouyang S;Yuan S
  • 通讯作者:
    Yuan S
Response to stress in biological disorders: Implications of stress granule assembly and function
生物疾病中对应激的反应:应激颗粒组装和功能的影响
  • DOI:
    10.1111/cpr.13086
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Cell Prolif
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang L;Yang W;Li B;Yuan S;Wang F
  • 通讯作者:
    Wang F

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其他文献

益气养阴消牴通络中药对早期糖尿病大鼠肾组织Podocin基因表达的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨增芯
微RNA与缺血性脑卒中的研究进展
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    2019
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王凤丽
益气养阴消癥通络方对糖尿病肾病大鼠血管内皮生长因子信号通路的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国老年学杂志
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  • 作者:
    王凤丽;王月华;丁英钧;陈志强
  • 通讯作者:
    陈志强
益气养阴消癥通络中药对早期糖尿病肾病大鼠24 h尿蛋白及nephrin、podocin基因表达的相关性分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    王月华;李黎莉;王凤丽;杨增芯
  • 通讯作者:
    杨增芯
清脑滴丸对大鼠脑缺血再灌注后炎性因子动态变化的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    世界中医药
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王建伟;赵珈艺;王凤丽;梁晓
  • 通讯作者:
    梁晓

其他文献

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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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