自噬溶酶体性SNARE复合物调控早熟性衰亡的分子机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81872350
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1809.肿瘤复发与转移
  • 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

Macroautophagy (hereafter called autophagy) is an evolutionarily conserved pathway of lysosomal-mediated cellular self-digestion. It involves the formation of a double-membrane vesicle, the autophagosome, which engulfs cytoplasmic components and delivers them to the lysosome for degradation. Under a variety of stressful conditions, autophagy is an obligate requirement for cancer cell survival. A aberrantly balance between autophagic survival and cell death is believed to drive all stages of cancer progression. However, the mechanisms of autophagic survival and cell death regulation in cancer cells which distinctly modulate cells to allow autophagic survival remain largely elusive. Our data showed that nuclear protein 1, NUPR1 (also called p8, or Com1), a transcriptional coregulator mediates autophagic survival in non-small cell lung cancer cells (NSCLCs) and plays an important role in NSCLC progression. Experimental validation shows that NUPR1 regulates the late stage of autolysosome processing through the induction of the SNARE protein SNAP25, which forms a complex with the lysosomal SNARE-associated protein, vesicle associated membrane protein 8 (VAMP8). Mechanistically, inactivation of SNAP25 by shRNA causes enhanced autophagic flux alongside a persistent reduction in autolysosomal exocytosis and consequently triggers premature senescent cell death with autolysosomal vacuolization. These findings indicate a significant and novel function of SNAP25 as a potent regulator of autolysosomal process in diverse cancer cell demise decision. Based on these experimental data, we propose here that inactivation of SNARE pathway with the enhanced autophagic flux might be a promising strategy to inhibit lung cancer survival. To test this hypothesis, we will use clinical lung cancer samples, lung cancer cell lines as well as mouse model to investigate the crosstalk between autophagic survival and autophagic cell death mediated by SNARE complex in vitro and in vivo. The on-going project of SNARE functional investigation will be initially focused on the interacting protein partners with SNAP25 by Nano-HPLC/mass spectrometric analysis and their validation by Duolink and co-immunoprecipitation, respectively. The regulatory pathways of autophagic survival and premature senescence will also be elucidated and evaluated in clinical NSCLC samples as new candidates for tumor suppression. For example, the combination of autophagic inhibition with cytotoxic drugs and deficeint Cas9(dCas9) fusion proteins guided by gene-specific sgRNAs to either repress (CRISPRi) or activate (CRISPRa) transcription of target genes is an attracting manipulation to overcome resistance to antitumor therapy. Hopefully, the strategy proposed here may gap in our knowledge of the autophagic survival and premature senescent cell death events associated with lung cancer progression and may add to means of assessing the suppression of SNARE function and the impaired autophagy for prevention of NSCLC incidence.
细胞自噬异常显著影响细胞内外环境的稳态和自噬性存活,而自噬溶酶体途径对早熟性衰亡的调控机制还未知。在研究核蛋白因子NUPR1对自噬的转录调节机制中,我们发现细胞特异性表达的SNAP25(自噬性SNARE复合物中的成员)是调控细胞自噬途径的关键蛋白之一,介导自噬溶酶体的外排;当下调该基因表达时,导致不可逆的早熟性细胞衰亡,提示SNARE复合物参与的内膜识别途径是自噬溶酶体流量关键的调控靶点,据此我们提出:抑制SNARE复合物介导的细胞自噬流量,可能是操控自噬性存活与衰亡的分子基础。故本课题将以NUPR1调控SNAP25的转录,进而介导自噬溶酶体的外排为切入点,深入研究SNARE复合物调控自噬性存活的分子机制,并在非小细胞肺癌样品中加以验证。本项目的研究结果将有助于了解肿瘤细胞自噬调控途径的分子机制,同时探讨基于自噬性SNARE复合物介导的生物学效应来抑制肺癌细胞体内存活的可行性。

结项摘要

细胞自噬异常调控显著影响细胞内外环境的稳态和自噬性存活,而自噬溶酶体途径对早熟性衰亡的调控机制还未知。我们的实验结果表明:非小细胞肺癌细胞中核蛋白因子p8维持SNAP25(自噬性SNARE复合物中的成员)的转录,SNAP25介导自噬溶酶体的外排,产生的胞外囊泡也参与了临近肿瘤细胞的自噬性存活;当下调该基因表达时,肺癌细胞出现囊泡化,并导致早熟性衰亡,动物实验也显示下调p8显著抑制肺癌细胞体内成瘤;当用shRNA下调或抑制该途径后(如BoNT/A LC降解SNAP25),细胞通过增强的细胞自噬流量和抑制的自噬溶酶体外排流量而导致细胞囊泡化和细胞衰亡。由于BoNT/A对运动神经细胞的毒性,成为临床肿瘤测试药物的安全性还有待明确。此外,我们建立了筛选单域抗体的方法(isPLA-seq),能够在细胞内部原位获得靶蛋白的单域抗体,运用该方法,我们也筛选了SNAP25, p8的单域抗体,功能验证工作正在进行中。本课题明确了SNAREs复合物对于肿瘤细胞依赖自噬溶酶体存活的重要性,以SNAREs复合物的调控途径为靶点具备肿瘤临床转化潜力,这些研究结果丰富了对肺癌发生发展分子机制的认识,有助于进一步了解非小细胞肺癌中细胞自噬调控途径,也为后续的研究提供了思路和方向。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Transcriptional coregualtor NUPR1 maintains tamoxifen resistance in breast cancer cells.
转录核心调控因子 NUPR1 维持乳腺癌细胞对他莫昔芬的耐药性
  • DOI:
    10.1038/s41419-021-03442-z
  • 发表时间:
    2021-02-04
  • 期刊:
    Cell death & disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Wang L;Sun J;Yin Y;Sun Y;Ma J;Zhou R;Chang X;Li D;Yao Z;Tian S;Zhang K;Liu Z;Ma Z
  • 通讯作者:
    Ma Z
Combination of AAV-mediated NUPR1 knockdown and trifluoperazine induces premature senescence in human lung adenocarcinoma A549 cells in nude mice
AAV介导的NUPR1敲低和三氟拉嗪联合诱导裸鼠人肺腺癌A549细胞早衰
  • DOI:
    10.3892/or.2020.7455
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    ONCOLOGY REPORTS
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Li, Yanzhe;Yin, Yueyuan;Ma, Zhenyi
  • 通讯作者:
    Ma, Zhenyi
Hematopoietic transcription factor GFI1 promotes anchorage independence by sustaining ERK activity in cancer cells.
造血转录因子 GFI1 通过维持癌细胞中的 ERK 活性来促进锚定独立性。
  • DOI:
    10.1172/jci149551
  • 发表时间:
    2022-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CLINICAL INVESTIGATION
  • 影响因子:
    15.9
  • 作者:
    Wang, Hao;Lin, Zhenzhen;Nian, Zhe;Zhang, Wei;Liu, Wenxu;Yan, Fei;Xiao, Zengtuan;Wang, Xia;Zhang, Zhenfa;Ma, Zhenyi;Liu, Zhe
  • 通讯作者:
    Liu, Zhe

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其他文献

衔接蛋白p66~(Shc) CH2结构域分泌表达载体的构建及其表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马振毅
The combination of AAV-mediated NUPR1 knockdown and TFP induces premature senescence in human lung adenocarcinoma A549 cells in nude mice.
AAV 介导的 NUPR1 敲低和 TFP 相结合可诱导裸鼠人肺腺癌 A549 细胞过早衰老。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Oncol Rep.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李研哲;孙亚楠;周瑞敏;崔博;张煜萱;闫晓洁;刘喆;马振毅
  • 通讯作者:
    马振毅
鱼抗冻肽基因在大肠杆菌中克隆及表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    内蒙古医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    关泽红;阚锐;马振毅;达来
  • 通讯作者:
    达来
Effects of heme oxygenase-1 knockdown on proliferation, invasion and metastasis of lung adenocarcinoma A549 cells and its mechanism.
敲低血红素加氧酶-1对肺腺癌A549细胞增殖、侵袭和转移的影响及其机制
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0253-3766.2019.11.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华肿瘤杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹琳;所信君;江伟;赵丹;闫晓洁;杨洁;马振毅
  • 通讯作者:
    马振毅
在A549细胞中靶向p66~(Shc)shRNA的沉默效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    天津医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈娜;王晓洋;杜玮;孙亚楠;李西川;马振毅;刘喆
  • 通讯作者:
    刘喆

其他文献

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马振毅的其他基金

SQSTM1/GSDME复合物调控非小细胞肺癌细胞自噬性存活和焦亡的机制研究
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    54.7 万元
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SQSTM1/GSDME复合物调控非小细胞肺癌细胞自噬性存活和焦亡的机制研究
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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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