细胞核力学感受器在肿瘤再生细胞形成中的作用及机理研究
结题报告
批准号:
11902122
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
韦富香
依托单位:
学科分类:
A1002.多尺度力学生物学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
肿瘤再生细胞(TRCs)是一种用生物力学方法筛选出来的肿瘤细胞亚群,具有成瘤性强、耐药性强、转移性强等特点。在TRCs形成过程中,力学微环境可以调控细胞组蛋白甲基化及干性基因表达,但力学信号如何传递到细胞核并影响组蛋白甲基化及基因表达目前还不清楚。申请人前期发表的工作发现,细胞外力学信号能经由整合素、细胞质骨架直接传递到细胞核内,拉伸染色质直接诱导基因表达。异染色质蛋白1(HP1)、障碍自整合蛋白(BAF)等核蛋白在其中发挥了力学感受器的作用。据此推测,细胞核内力学感受器在TRCs形成过程中可能起到决定性作用。本项目拟在TRCs形成过程中抑制其细胞核力学感受器,比较被抑制细胞与正常TRCs生长情况、成瘤能力及耐药性的异同,检测两者组蛋白甲基化及干性基因表达水平,探索细胞核力学感受器在TRCs形成过程中的作用,阐明TRCs形成中的力学生物学机理,为肿瘤治疗提供新的理论依据。
英文摘要
Tumour-repopulating cells (TRCs) are a subpopulation of tumor cells selected by biomechanical method, which have satisfactory characteristics with tumorigenicity, drug resistance and metastasis. During the formation of TRCs, the mechanical microenvironment can regulate cellular histone methylation and stemness. However, it is still elusive how mechanical signals propagate to nucleus then affect histone methylation and gene expression. In the previous work published by the applicant, it was found that extracellular mechanical signals, transmitted to the nucleus via integrin and cytoplasmic skeleton, could stretch chromatin and induce gene expression directly. Nuclear proteins such as heterochromatin protein 1 (HP1) and barrier-to-autointegration factor (BAF) acted as mechano-biosensors. Thus, we speculate that the mechano-biosensors in nucleus may play a critical role in TRCs formation. This project aims to inhibit the nuclear mechano-biosensors during TRCs formation, compare the growth, tumorigenicity and drug resistance between the inhibited tumor cells and normal TRCs, as well as histone methylation and stemness related gene expression. This project intends to explore the role of nuclear mechano-biosensors and elucidate the mechanical mechanism in TRCs formation, which will provide a new theoretical basis for tumor therapy.
肿瘤再生细胞(TRC)是一类用生物力学方法筛选出来的肿瘤细胞亚群,具有成瘤性强、耐药性强、转移性强等特点,是肿瘤转移和复发的元凶。力学微环境在肿瘤再生细胞形成的过程中发挥着重要作用,可调控肿瘤细胞组蛋白甲基化水平和干性基因的表达,但力学信号直接传递到细胞核的具体途径尚不清晰。.项目前期发现异染色质蛋白1(HP1)、障碍自整合蛋白(BAF)等核蛋白在力学信号从细胞外传递到细胞核内的过程中发挥力学感受器的作用。项目以肿瘤再生细胞形成过程中的力学生物学因素为切入点,着眼于细胞核内力学感受器对肿瘤再生细胞形成的影响,采用生物力学、分子生物学、表观遗传学相结合的方法,研究异染色质蛋白1(HP1)、障碍自整合蛋白(BAF)等核蛋白等细胞核力学感受器在肿瘤再生细胞克隆形成中发挥的作用,筛选出对肿瘤再生细胞克隆形成有显著影响的细胞核蛋白-HP1,通过免疫荧光、蛋白分子印迹等实验发现HP1的相分离是影响肿瘤再生细胞克隆形成的重要因素。为更全面的探索力学因素对肿瘤再生细胞克隆形成的因素,研究人员开发了一种可以原位测量细胞硬度和细胞牵引力的新技术,为探索肿瘤再生细胞的力学性质提供了有力的工具;建立了对细胞施加不同模态作用力的平台,建立了实时追踪细胞染色质运动的平台,建立了定量细胞基因表达水平的平台。此外还发现了细胞响应不同模态作用力的机制并阐明了相关机理。这些发现为阐明肿瘤再生细胞形成的力学生物学机理提供了重要依据。.在本项目的资助下,项目组取得了一些在国内外有影响力的研究成果,在国际知名期刊Nature Communications(2020)和APL Bioengineering(2021)发表学术论文2 篇,均已标注项目基金号;相关研究成果被Matter、Small、ACS Nano等知名期刊正面引用。参加有影响力的国内外学术会议5次。已共同培养毕业硕士研究生2名,共同培养博士研究生1 名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Stress fiber anisotropy contributes to force-mode dependent chromatin stretching and gene upregulation in living cells.
应力纤维各向异性有助于活细胞中力模式依赖性染色质拉伸和基因上调
DOI:10.1038/s41467-020-18584-5
发表时间:2020-09-29
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Wei F;Xu X;Zhang C;Liao Y;Ji B;Wang N
通讯作者:Wang N
Effects of forces on chromatin.
力对染色质的影响
DOI:10.1063/5.0065302
发表时间:2021-12
期刊:APL bioengineering
影响因子:6
作者:Amar K;Wei F;Chen J;Wang N
通讯作者:Wang N
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海外基金