胞浆甘氨酰-tRNA合成酶cytoGARS感知甘氨酸的分子机制及其对肝细胞癌的影响
批准号:
32070756
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
汪维
依托单位:
学科分类:
细胞代谢、应激及稳态调控
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪维
中文摘要
感知分子识别特定氨基酸,传递信号并激活mTORC1通路,对氨基酸代谢调控至关重要。甘氨酸(Gly)代谢异常与肝细胞癌(HCC)密切相关,然而Gly感知机制及其对HCC的影响尚不清楚。课题组前期利用HCC细胞对Gly结合蛋白进行筛选,发现下调甘氨酰-tRNA合成酶(GARS)抑制Gly激活mTORC1。并且GARS在HCC中高表达,其胞浆形式(cytoGARS)促进mTORC1和细胞生长。因此我们假设:cytoGARS可能不依赖其氨酰酶活性,感知Gly,激活mTORC1,促进HCC发生。该项目利用经典肿瘤生物学、最新转录组学和蛋白组学技术,在分子、细胞和动物水平,结合临床样本,探讨1)cytoGARS感知Gly的模式及激活mTORC1的机制;2)cytoGARS感知Gly对HCC的影响及下游效应通路。该项目将揭示cytoGARS感知Gly的新功能和机制,阐明HCC发病机理,为其提供治疗靶标。
英文摘要
Amino acid sensing is a crucial step in the regulation of amino acid metabolism. The sensor recognizes the specific amino acid, transmits the signal to, and activates the mTORC1 signaling. Abnormal glycine (Gly) metabolism is closely related to the occurrence of hepatocellular carcinoma (HCC). However, the underlying mechanisms and functions of Gly-sensing in HCC progression remain elusive. Through screening the Gly-binding proteins in HCC cells, our previous studies found that knockdown of Glycyl-tRNA synthetase (GARS) inhibits Gly-induced mTORC1 activation. Furthermore, we found that GARS is highly expressed in HCC, and the cytosolic form of GARS (cytoGARS) promotes the mTORC1 signaling and HCC cell growth. These results suggest that cytoGARS may serve as a Gly-sensor, activating the mTORC1 signaling and promoting HCC progression, independent of its tRNA-aminoacylation activity. To prove the hypothesis, we investigate the following: 1) the Gly-sensing mode of cytoGARS and the underlying mechanism of mTORC1 activation; 2) the Gly-sensing role of cytoGARS in HCC progression and the downstream effector pathway. We test the hypothesis in cellular and animal models as well as clinical HCC samples by using a series of classic cancer-biology techniques, in combination with the latest transcriptomic and proteomic techniques. This project will not only identify the novel mechanism and function of cytoGARS in Gly-sensing but also elucidate the mechanism of HCC development, providing the potential therapeutic target.
氨基酸的感知分子通过识别特定氨基酸并激活mTORC1通路,在氨基酸代谢调控中发挥着至关重要的作用。甘氨酸(Gly)作为一种关键氨基酸,其代谢异常与肝细胞癌(HCC)紧密相关。然而,Gly的感知机制及其在HCC中的潜在作用尚未得到充分探讨。为此,本研究通过筛选HCC细胞中与Gly结合的蛋白,发现甘氨酰-tRNA合成酶(GARS)可能是调控Gly激活mTORC1通路的关键分子。.我们通过一系列mTORC1活性检测,包括底物S6K1的磷酸化、mTOR的溶酶体定位以及mTORC1基因集富集分析,发现GARS基因的缺失或下调显著抑制了在常规条件下以及Gly刺激下的mTORC1信号通路活性。进一步的互作蛋白筛选揭示,GARS通过与Ragulator复合物中的p18亚单位相互作用,促进mTORC1的激活。值得注意的是,当mTORC1被抑制时,TFEB/TFE3转录因子被激活并进入细胞核,从而促进下游基因的转录。我们发现,GARS敲除显著增强了TFEB/TFE3转录因子的核内转移并增强了其转录活性。通过检测启动子活性、mRNA及蛋白水平,我们确认SPINK1是TFEB/TFE3转录因子调控的一个重要靶基因。.在体外实验中,我们发现GARS敲除显著抑制了肝癌细胞的增殖和克隆形成能力;在小鼠体内实验中,GARS敲除也抑制了皮下肿瘤的形成。此外,GARS基因通过不同的起始密码子翻译生成胞浆型GARS(cytoGARS)和线粒体型GARS(mitoGARS)。我们的研究表明,cytoGARS而非mitoGARS在肝癌细胞中介导了mTORC1活性的增强及肿瘤形成。通过对临床肝癌样本的分析,我们发现GARS及其与mTORC1通路相关的p18蛋白在肝癌组织中高度表达,并且高表达的患者生存期较短。更重要的是,GARS的表达量与mTORC1通路活性呈负相关。.本研究深入探讨了cytoGARS感知Gly并激活mTORC1通路的分子机制,揭示了其在HCC发生中的关键作用。尽管细胞对Leu、Arg和Met等氨基酸的感知机制相对明确,但Gly的感知机制仍不清楚。本研究填补了这一空白,扩展了氨基酸-mTORC1信号调控网络。同时,研究结果不仅有助于理解Gly代谢异常在HCC中的致病机制,还揭示了cytoGARS感知Gly的机制,为肝癌的靶向治疗提供了新的潜在靶点。.
过氧化物酶体对肺癌细胞转移的影响及分子机制
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批准号:81903016
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.5万元
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批准年份:2019
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负责人:汪维
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依托单位:
国内基金
海外基金