Histone modifications regulating phenotype plasticity: Role of non-canonical Wnt signaling

项目摘要 这条独立职业发展之路提案的目标是请求支持， 培训，以发展癌症表观遗传学的专业知识，同时解决慢循环细胞的作用， 高耐药转移性黑色素瘤表型可塑性中组蛋白修饰 K99/R 00支持 在我职业生涯的这一部分将是我作为一个独立的癌症成功发展不可或缺的 研究员 本提案中概述的培训计划将利用 威斯塔研究所，宾夕法尼亚大学以及天普大学。 我的训练也将遵循 高级人员谁成功地指导了博士前，博士后，和临床研究员在 学术生涯。 该提案的科学部分侧重于通过实验确定分子机制 侵袭性黑色素瘤的潜在表型可塑性和治疗抗性以及表观遗传学的作用 表型可塑性的改变和慢循环细胞的维持。 拟议的研究是基于 我之前的发现是，一个表达Wnt 5A和p21的黑色素瘤细胞亚群， 通过进入一个缓慢的衰老循环，衰老的状态，但仍然入侵和保留形成的能力， 转移 我的初步数据表明，SEDTB 1表达与我们的研究中的侵袭性表型相关。 人黑色素瘤细胞系和驱动非侵袭性黑色素瘤细胞更具侵袭性的表型，通过 Wnt 5A的过度表达增加了SETDB 1的表达。 组蛋白SETDB 1的表达 甲基转移酶与肿瘤抑制因子p16的沉默有关。 p16表达于 黑色素细胞和早期阶段的黑色素瘤，但在黑色素瘤进展过程中丢失，这与 p21表达和应激后的衰老样反应。 在黑素瘤中， 观察到肿瘤进展，这可能会阻断多种肿瘤抑制基因的表达，但 表型可塑性和耐药性中特定的表观遗传变化的作用在很大程度上仍然是未知的。 因此，根据这些数据，我将探讨以下科学目的：1）阐明机制 Wnt 5A和p21通过其促进慢循环干细胞样细胞的维持; 2）确定是否 SETDB 1诱导的组蛋白修饰促进黑色素瘤细胞的表型可塑性和侵袭性。 完成本计划书中的科学目标将发展我的研究技能和知识， 癌症表观遗传学，同时描绘了高侵袭性耐药细胞逃避压力的机制， 促进黑色素瘤转移和治疗抗性。

Project Summary  The  goals  of  this  Pathway  to  Independence  Career  Development  proposal  are  to  request  support  for  training  to  develop  expertise  in  cancer  epigenetics  while  addressing  the  role  of  slow  cycling  cells  and  histone  modifications  in  phenotype  plasticity  of  highly  resistant  metastatic  melanoma.    K99/R00  support  during  this  part  of  my  career  will  be  integral  to  my  successful  development  as  an  independent  cancer  researcher.  The training plan outlined in this proposal will take advantage of the extensive resources at The  Wistar Institute, University of Pennsylvania as well as Temple University.  My training will also be guided by  senior  personnel  who  have  successfully  mentored  predoctoral,  postdoctoral,  and  clinical  fellows  in  academic careers.    The  scientific  portion  of  this  proposal  focuses  on  experimentally  determining  the  molecular  mechanism  underlying  phenotype  plasticity  and  therapy  resistance  of  invasive  melanoma  and  the  role  of  epigenetic  changes in phenotype plasticity and maintenance of slow cycling cells.  The proposed studies are based on  my previous findings that a subset of melanoma cells, which express Wnt5A and p21, survive multiple types  of  stress  by  entering  a  slow-­cycling,  senescent-­like  state,  but  still  invade  and  retain  the  ability  to  form  metastases.  My preliminary data suggest SEDTB1 expression correlates with an invasive phenotype in our  human melanoma cell lines and driving non-­invasive melanoma cells to a more invasive phenotype, through  over  expression  of  Wnt5A,  increases  SETDB1  expression.    Expression  of  SETDB1,  a  histone  methyltransferase,  has  been  implicated  in  the  silencing  of  tumor  suppressor  p16.  p16  is  expressed  in  melanocytes  and  early  stages  of  melanoma  but  is  lost  during  melanoma  progression  and  this  correlates  with p21 expression and a senescent-­like response following stress.  In melanoma, hypermethylation during  tumor progression is observed, which may block the expression of multiple tumor suppressor genes, but the  role of specific epigenetic changes in phenotype plasticity and drug resistance is still largely unknown.  Therefore, in line with these data I will explore the following scientific aims: 1) to elucidate the mechanism  by  which  Wnt5A  and  p21  promote  the  maintenance  of  slow  cycling  stem-­like  cells;;  and  2)  to  determine  if  histone  modifications  induced  by  SETDB1  promote  phenotype  plasticity  and  invasion  in  melanoma  cells.   The  completion  of  the  scientific  aims  in  this  proposal  will  develop  my  research  skills  and  knowledge  in  cancer epigenetics while delineating the mechanism by which highly invasive resistant cells evade stress to  promote melanoma metastasis and therapy resistance.