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代谢物介导的生物大分子动态修饰在肿瘤转移中的作用及调控机制

批准号:
92053203
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
200.0 万元
负责人:
杨巍维
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:
杨巍维

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目的研究内容对应重大研究计划重点资助研究方向“(二)生物大分子动态修饰的调控机制及功能解析” ,并重点研究“生物大分子化学修饰在生理过程和病理变化中的调控机制”。代谢异常普遍存在于肿瘤细胞中,并在肿瘤发生发展中发挥至关重要的作用,但其如何调控肿瘤转移却知之甚少。申请人在预实验中发现泛素化修饰可动态调控丝氨酸合成及一碳代谢,并通过改变其代谢产物S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的含量动态调控组蛋白甲基化修饰,进而促进肿瘤转移。本项目将在预实验的基础上,继续围绕丝氨酸合成及一碳代谢重编程在肿瘤转移中的作用机制,从三个方面展开研究:1)泛素化介导的丝氨酸合成及一碳代谢重编程机制;2)丝氨酸合成及一碳代谢重编程促进肿瘤细胞迁移的分子机制;3)SAM介导的表观遗传调控的特异性机制。研究结果不仅将揭示SAM介导的组蛋白甲基化修饰在肿瘤转移中的作用及调控机制,还将为肠癌转移提供全新的诊疗策略。
英文摘要
Deregulated metabolism commonly exists in cancer cells and plays the crucial role in cancer progression, while how it contributes to tumor metastasis remains largely unknown. In the preliminary data, the applicant found that ubiquitination can regulate de novo serine synthesis and one-carbon metabolism, through which it alters the levels of S-adenosylmethionine (SAM) and regulates the dynamic histone methylation, thereby promoting tumor metastasis. Basing on these observations, this project will focus on the molecular mechanism, by which the rewired serine synthesis and one-carbon metabolism promote tumor metastasis, and demonstrate 1) the mechanism of ubiquitination-dependent reprogramming of serine synthesis and one-carbon metabolism; 2) the mechanism of rewired serine synthesis and one-carbon metabolism-promoted tumor cell migration; 3) the specificity mechanism of SAM-mediated epigenetic regulation. These findings will not only elaborate the role and regulatory mechanism of SAM-mediated histone methylation in tumor metastasis, but also provide a new strategy for the prognosis and treatment of metastatic colorectal cancer.
本项目围绕资助研究方向“(二)生物大分子动态修饰的调控机制及功能解析” ,并重点研究“生物大分子化学修饰在生理过程和病理变化中的调控机制”。代谢异常普遍存在于肿瘤细胞中,并在肿瘤发生发展中发挥至关重要的作用,但其如何调控肿瘤转移却知之甚少。我们的研究发现肠癌细胞中,丝氨酸合成关键酶PHGDH发生了单泛素化修饰,增强了PHGDH酶活性,促进了丝氨酸合成及一碳单位代谢,增加了胞内S-腺苷甲硫氨酸(SAM)水平;高水平的SAM通过特异性上调了细胞迁移基因的表达,进而加速了肠癌肝转移。同时,肿瘤细胞在限制空间迁移的过程中,IGFBP1的表达和分泌显著升高,进而增强了SOD2抗氧化酶活性,削弱了空间受限的癌细胞中线粒体活性氧(ROS)的积累,从而支持肿瘤细胞在肺组织血管中的生存,并加速肿瘤转移。此外,我们的研究还揭示了代谢酶FBP1能够行使蛋白磷酸酶的功能,并确立了FBP1介导的IκBα去磷酸化在结直肠肿瘤发生中的关键作用;在药物诱导肝损伤模型中,氧化应激激活的MAPK13直接磷酸化PHGDH的371位丝氨酸位点,触发了PHGDH蛋白通过分子伴侣介导的自噬(CMA)途径的降解,导致了丝氨酸合成通量的抑制以及后续的谷胱甘肽合成的减少,从而加剧了肝损伤。我们的研究加深了代谢物介导的生物大分子动态修饰在肿瘤转移、免疫逃逸,及组织损伤修复中重要作用的理解,并为阻断肿瘤恶性进展和组织损伤修复提供科学理论和新的策略。相关研究成果发表在国际知名学术期刊共计4篇;基于本项目的研究申请了相关发明专利1项。项目主持人获得尚思探索学者、谈家桢生命科学奖及中国抗癌协会青年科学家奖等奖励。
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