核糖核苷酸还原酶在乙型肝炎相关肝癌发病中的作用和机制及其作为药物靶标的意义

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81372138
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1801.肿瘤病因
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Hepatitis B virus (HBV) infections are a major cause of viral hepatitis and a key factor for hepatocellular carcinoma (HCC) worldwide. However, the current approved drugs against HBV infections and HCC are far from being satisfactory. Novel treatments with novel targets and different modes of action are still pressingly demanded. Ribonucleotide reductase (RR), supplying dNDPs, is the rate-limiting enzyme for DNA synthesis in cells. Research reports and our previous studies demonstrate that HBV, which has no RR genes, can activate the expression and activity of RR in the host hepatocytes for the viral DNA replication, and dysregulated RR is involved in malignant transformation and cancer development. We determined the X-ray crystal structures of RRM2 subunit protein and established in vitro and in vivo RR activity assays. Based on the 3D structure of RRM2 and computer-assisted design together with RR activity assay screenings, we obtained several novel potent RR inhibitors. We found that the novel RR inhibitors not only had potent anti-HBV activities in HBV-harbouring HepG2.2.15 cells and HBV-transgenic mice, but also efficiently inhibit the proliferation of HCC cells. Furthermore, the compounds have synergistic effects against the replication of HBV with the clinical anti-HBV drug Lamivudine. The above evidence suggests that dysregulated RR may play a key role in the development of HBV-related HCC, and the enzyme could serve as an important target for developing a new category of anti-HBV-related HCC drugs. This proposed study will focus on two aspects. (1) To confirm the role and related mechanism of RR in promoting HBV replication and HCC proliferation using cellular and animal models, and validate the correlation between RR dysregulation and HBV-related HCC development using clinical specimens from HBV-positive and negative HCC patients; (2) To confirm that our novel potent RR inhibitors can inhibit HBV replication and HCC proliferation using our established in vitro and in vivo experiments, and validate the molecular mechanism of action of the compounds. Our goal is to clarify whether dysregulated RR contributes to HBV-related HCC development and whether RR inhibitors have double functions in the inhibition of HBV replication and HCC proliferation. The finding will provide a basis for developing novel drugs against HBV-related HCC with a different mechanism of action from existing therapeutics, as well as help to establish a new strategy for the prevention and treatment of the diseases in the future.
乙型肝炎病毒(HBV)引起乙型肝炎、是肝细胞癌(HCC)主要病因。核糖核苷酸还原酶(RR)提供DNA合成原料脱氧核糖核苷酸(dNDPs)、是细胞DNA合成限速酶。有关报道和我们研究表明:HBV(无RR基因)激活宿主肝细胞表达RR以获得病毒DNA复制所需原料;RR表达和酶活性增高与肿瘤密切相关;我们研发的新RR酶抑制剂能阻止HBV复制和肝癌细胞增殖。因此我们推测:RR是乙型肝炎相关肝癌的关键发病因子和重要药物靶标。本项目拟进一步:通过HBV和HCC细胞和动物模型以及临床乙型肝炎相关肝癌病例研究,阐明RR与HBV和肝癌关系;并应用我们研发的新RR酶抑制剂,在细胞模型以及HBV转基因小鼠和裸鼠移植瘤模型研究,证明抑制RR酶是否具有抗HBV和肝癌双重作用。研究结果将明确RR促进乙型肝炎相关肝癌发生发展作用和机制及其作为药物靶标意义,为研发RR靶向的乙型肝炎相关肝癌创新药物和防治新策略提供科学依据。

结项摘要

乙型肝炎病毒(HBV)引起乙型肝炎、是肝细胞癌(HCC)主要病因。核糖核苷酸还原酶(RR)提供DNA合成原料脱氧核糖核苷酸(dNDPs)、是细胞DNA合成限速酶。HBV本身无RR基因、可能通过激活宿主肝细胞表达RR以获得病毒DNA复制所需原料。RR在HCC细胞和组织中高表达。本项目(1)通过细胞和小鼠模型分析以及临床病例验证表明,HBV-X蛋白促进RR小亚基RRM2转录和RR酶活性,而RR促进HBV基因组DNA和cccDNA复制;肝癌细胞中RRM2表达和RR酶活性显著增加,促进肝癌细胞增殖。因此明确了RR是乙型肝炎及其相关肝癌发生发展的关键因子之一。(2)我们确定了RRM2蛋白X线衍射晶体结构,基于RRM2三维结构结合计算机辅助分析,设计和合成了系列活性小分子化合物。通过体内外细胞和小鼠模型实验分析表明,筛选到的老药和具有新颖结构的RR酶抑制剂具有抗HBV复制和抗肝癌增殖双重作用,并与现有临床抗HBV药物和抗肝癌药物具有协同作用。从而明确了RR可以作为乙型肝炎相关肝癌的药物靶标。综上,本研究结果为明确RR促进乙型肝炎相关肝癌发生发展作用和机制、以及研发RR靶向的乙型肝炎相关肝癌创新药物和防治新策略提供了重要科学依据。.已在相关研究领域主流学术SCI期刊发表标注论文10篇(其中第一标注通讯作者5篇),授权及公示发明专利2项(各1项)),PDB注册蛋白质X线衍射晶体结构4个。此外,还有后续数据正在整理成稿和申请专利之中。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Glutamate 52-β at the α/β subunit interface of Escherichia coli class Ia ribonucleotide reductase is essential for conformational gating of radical transfer
大肠杆菌 Ia 类核糖核苷酸还原酶 α/β 亚基界面上的谷氨酸 52-β 对于自由基转移的构象门控至关重要
  • DOI:
    10.1074/jbc.m117.783092
  • 发表时间:
    2017-06-02
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Lin, Qinghui;Parker, Mackenzie J.;Stubbe, JoAnne
  • 通讯作者:
    Stubbe, JoAnne
Aberrantly expressed Fra-1 by IL-6/STAT3 transactivation promotes colorectal cancer aggressiveness through epithelial-mesenchymal transition
IL-6/STAT3 反式激活异常表达的 Fra-1 通过上皮间质转化促进结直肠癌侵袭性
  • DOI:
    10.1093/carcin/bgv017
  • 发表时间:
    2015-04-01
  • 期刊:
    CARCINOGENESIS
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Liu, Hong;Ren, Guoping;Shao, Jimin
  • 通讯作者:
    Shao, Jimin
Physical interaction between human ribonucleotide reductase large subunit and thioredoxin increases colorectal cancer malignancy
人核糖核苷酸还原酶大亚基和硫氧还蛋白之间的物理相互作用会增加结直肠癌的恶性程度
  • DOI:
    10.1074/jbc.m117.783365
  • 发表时间:
    2017-06-02
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Lou, Meng;Liu, Qian;Shao, Jimin
  • 通讯作者:
    Shao, Jimin
Targeting ribonucleotide reductase for cancer therapy
靶向核糖核苷酸还原酶用于癌症治疗
  • DOI:
    10.1517/14728222.2013.840293
  • 发表时间:
    2013-12-01
  • 期刊:
    EXPERT OPINION ON THERAPEUTIC TARGETS
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Shao, Jimin;Liu, Xiyong;Yen, Yun
  • 通讯作者:
    Yen, Yun
Ribonucleotide reductase large subunit M1 plays a different role in the invasion and metastasis of papillary thyroid carcinoma and undifferentiated thyroid carcinoma
核糖核苷酸还原酶大亚基M1在甲状腺乳头状癌和未分化甲状腺癌侵袭转移中发挥不同作用
  • DOI:
    10.1007/s13277-015-4175-7
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
    TUMOR BIOLOGY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fang, Zejun;Song, Rui;Shao, Jimin
  • 通讯作者:
    Shao, Jimin

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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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