The Role of DNMT3B in the DNA Methylation of Cancer Cells

DNMT3B 在癌细胞 DNA 甲基化中的作用

基本信息

  • 批准号:
    8223291
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-04-01 至 2013-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Epigenetic changes, such as DNA methylation and histone modifications, alter chromatin structure and regulate gene transcription. Cancer cells are characterized by abnormal DNA methylation: Repetitive DNA sequences and some gene promoters are hypomethylated and transcriptionally active, whereas many tumor suppressor gene promoters are hypermethylated and transcriptionally inactive without the presence of mutations. My laboratory discovered that cancer cells exhibit aberrant splicing of the DNMT3B gene, which encodes one of the three DNA methyltransferases. The aberrant splicing produces DNMT3B transcripts containing premature stop codons and encoding truncated proteins lacking the catalytic domain. Tissue culture cells expressing DNMT3B7, the most frequently observed aberrant DNMT3B transcript in cancer cells, show DNA methylation changes that correlate with altered gene expression. Furthermore, transgenic mice that express DNMT3B7 display disrupted embryonic development and changes in DNA methylation that are dependent on DNMT3B7 transgene levels. We hypothesize that truncated DNMT3B proteins influence DNA methylation in cancer cells, and we propose to test this idea using three Specific Aims: (1) To examine the effect of DNMT3B7 on mouse development by: (A) determining the pattern of DNMT3B7 transgene expression within embryos by in situ hybridization; and (B) examining the effects of DNMT3B7 transgene expression on DNA methylation, histone modifications, and gene expression; (2) To study the effect of DNMT3B7 expression on the DNA methylation patterns and phenotypes of cancer cells by: (A) inhibiting DNMT3B7 expression in breast cancer cells via shRNA and examining the effects on DNA methylation; (B) correlating DNMT3B7 expression with particular phenotypes in two distinctive types of neuroblastoma cell lines; and (C) quantifying DNMT3B7 levels in primary leukemia samples and correlating those with DNA methylation levels; and (3) To determine how DNMT3B7 could alter DNA methylation by: (A) testing the predictions of our models, and (B) further characterizing the interactions between DNMT3B/DNMT3B7 and three exciting interacting proteins, ZNF445, CHTF18, and NPM. Our proposed studies address the mechanism by which epigenetic alterations originate within cancer cells. The knowledge gained from the proposed work is likely to provide a basis for novel diagnostic and therapeutic strategies applicable to virtually all forms of cancer. Moreover, the pathways found to mediate the effects of DNMT3B7 are likely to reveal paradigms common to other processes that use DNA methylation to control gene expression. Project Narrative The DNA within a cell can be modified by methylation to alter its structure and affect gene expression. DNA methylation is involved in many normal cellular processes and is abnormally distributed in cancer cells, leading to some of the phenotypes of cancer cells. The mechanism by which cancer cells acquire and maintain abnormal DNA methylation is not understood. We have discovered that cancer cells express shortened forms of DNMT3B, one of the enzymes that carries out the DNA methylation reaction, and we hypothesize that truncated DNMT3B proteins contribute to abnormal DNA methylation patterns in cancer cells. The knowledge gained from the proposed experiments is likely to provide a basis for novel diagnostic and therapeutic strategies that will be applicable to virtually all forms of cancer. Furthermore, the cellular pathways found to mediate the effects of truncated DNMT3B proteins are likely to reveal paradigms common to other processes that involve DNA methylation, such as mammalian embryonic development, X-chromosome inactivation, genomic imprinting, and aging.
抽象的 表观遗传变化,例如DNA甲基化和组蛋白的修饰,改变染色质结构和 调节基因转录。癌细胞的特征是异常DNA甲基化:重复的DNA 序列和某些基因启动子是低甲基化和转录活性的,而许多肿瘤 抑制器基因启动子是高甲基化的,并且在不存在的情况下进行转录非活性 突变。我的实验室发现,癌细胞表现出DNMT3B基因的异常剪接,该基因的剪接 编码三个DNA甲基转移酶之一。异常剪接产生DNMT3B成绩单 包含过早的停止密码子和编码缺乏催化域的截短蛋白质。组织 表达DNMT3B7的培养细胞是癌细胞中最常见的异常DNMT3B转录本, 显示与基因表达改变的DNA甲基化变化。此外,转基因小鼠 表达DNMT3B7表现出破坏的胚胎发育和DNA甲基化的变化 取决于DNMT3B7转基因水平。 我们假设截短的DNMT3B蛋白会影响癌细胞中的DNA甲基化,而我们 建议使用三个特定目的测试这个想法:(1)检查DNMT3B7对鼠标的影响 开发作者:(a)确定胚胎中DNMT3B7转基因表达的模式通过原位 杂交; (b)检查DNMT3B7转基因表达对DNA甲基化,组蛋白的影响 修饰和基因表达; (2)研究DNMT3B7表达对DNA甲基化的影响 癌细胞的模式和表型通过:(a)通过抑制乳腺癌细胞中DNMT3B7的表达 shRNA并检查对DNA甲基化的影响; (b)将DNMT3B7表达与特定的 两种独特类型的神经母细胞瘤细胞系中的表型; (c)量化主要的DNMT3B7水平 白血病样品并与DNA甲基化水平相关; (3)确定DNMT3B7的方式 可以通过:(a)测试我们模型的预测,以及(b)进一步表征 DNMT3B/DNMT3B7与三种令人兴奋的相互作用蛋白之间的相互作用,即Znf445,CHTF18和NPM。 我们提出的研究解决了表观遗传改变起源于癌症的机制 细胞。从拟议的工作中获得的知识可能为新颖诊断和 几乎适用于所有形式的癌症的治疗策略。此外,发现介导的途径 DNMT3B7的影响可能揭示了使用DNA甲基化的其他过程共有的范例 控制基因表达。项目叙述 细胞内的DNA可以通过甲基化来改变其结构并影响基因表达。 DNA甲基化参与许多正常细胞过程,异常分布在癌细胞中, 导致癌细胞的某些表型。癌细胞获得的机制和 尚不清楚保持异常的DNA甲基化。我们发现癌细胞表达 缩短了DNMT3B的形式,这是进行DNA甲基化反应的酶之一,我们 假设截短的DNMT3B蛋白有助于癌细胞中异常的DNA甲基化模式。 从提议的实验中获得的知识可能为新颖诊断和 几乎所有形式的癌症都适用的治疗策略。此外,细胞途径 发现介导截断的DNMT3B蛋白的影响可能会揭示其他共有的范例 涉及DNA甲基化的过程,例如哺乳动物胚胎发育,X染色体 失活,基因组印迹和衰老。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Recurrent somatic TET2 mutations in normal elderly individuals with clonal hematopoiesis.
  • DOI:
    10.1038/ng.2413
  • 发表时间:
    2012-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    30.8
  • 作者:
    Busque L;Patel JP;Figueroa ME;Vasanthakumar A;Provost S;Hamilou Z;Mollica L;Li J;Viale A;Heguy A;Hassimi M;Socci N;Bhatt PK;Gonen M;Mason CE;Melnick A;Godley LA;Brennan CW;Abdel-Wahab O;Levine RL
  • 通讯作者:
    Levine RL
DNMT3B7, a truncated DNMT3B isoform expressed in human tumors, disrupts embryonic development and accelerates lymphomagenesis.
  • DOI:
    10.1158/0008-5472.can-10-0847
  • 发表时间:
    2010-07-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Shah MY;Vasanthakumar A;Barnes NY;Figueroa ME;Kamp A;Hendrick C;Ostler KR;Davis EM;Lin S;Anastasi J;Le Beau MM;Moskowitz IP;Melnick A;Pytel P;Godley LA
  • 通讯作者:
    Godley LA
Epigenetic Control of Apolipoprotein E Expression Mediates Gender-Specific Hematopoietic Regulation.
载脂蛋白 E 表达的表观遗传控制介导性别特异性造血调节。
  • DOI:
    10.1002/stem.2214
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Vasanthakumar,Aparna;Zullow,Hayley;Lepore,JanetB;Thomas,Kenya;Young,Natalie;Anastasi,John;Reardon,CatherineA;Godley,LucyA
  • 通讯作者:
    Godley,LucyA
Hydroxymethylation at gene regulatory regions directs stem/early progenitor cell commitment during erythropoiesis.
  • DOI:
    10.1016/j.celrep.2013.11.044
  • 发表时间:
    2014-01-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Madzo J;Liu H;Rodriguez A;Vasanthakumar A;Sundaravel S;Caces DBD;Looney TJ;Zhang L;Lepore JB;Macrae T;Duszynski R;Shih AH;Song CX;Yu M;Yu Y;Grossman R;Raumann B;Verma A;He C;Levine RL;Lavelle D;Lahn BT;Wickrema A;Godley LA
  • 通讯作者:
    Godley LA
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