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LSD1调控非组蛋白底物CDK4稳定性的分子机制以及联合应用抑制剂对骨肉瘤增殖影响的机制研究

批准号:
32071295
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
高彦飞
依托单位:
学科分类:
蛋白质、多肽与酶生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
高彦飞

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
骨肉瘤作为最常见的骨组织产生的恶性肿瘤,临床治疗的主要问题为化疗药物靶向性不强且选择有限。表观遗传调控研究的快速发展为解决上述问题提供了有利条件。本课题组前期研究发现,去甲基化酶LSD1抑制剂处理骨肉瘤细胞导致周期调控激酶CDK4蛋白质稳定性降低,并与其泛素化水平相关,联合应用LSD1与CDK4抑制剂有效提高了抑瘤效果。因此,提出科学假说,CDK4是LSD1的非组蛋白底物,CDK4的甲基化与泛素化修饰相互调控影响蛋白质稳定性。本项目拟主要运用质谱鉴定、体外甲基化、体外泛素化、RNA-seq、CHIP-seq等方法,明确LSD1介导CDK4去甲基化、CDK4甲基化与泛素化相互调控、联合应用二者抑制剂对骨肉瘤细胞转录组的调控以及抑制骨肉瘤生长等分子机制。本课题的完成将揭示表观调控分子LSD1的多重生理功能,重要药物标靶CDK4的翻译后修饰调控机制,也将为临床应用新的骨肉瘤治疗药物提供理论依据。
英文摘要
Osteosarcoma, as the most common malignant tumor arising from bone tissue faces the problem of weak drug targeting and limited choice in clinical treatment. In recent years enormous progress has been made in epigenetic related research and has provided favorable conditions for solving the problems above mentioned. We found that LSD1 inhibition resulted in a dramatic decrease of the stability of CDK4 protein in osteosarcoma cells, which was related to its ubiquitination. Further data demonstrated that the treatment of CDK 4/6 inhibitor in combination with LSD1 inhibitor significantly suppressed the proliferation of osteosarcoma cells. We hypothesize that CDK4 is a novel non-histone substrate of LSD1 and LSD1 regulates CDK4 ubiquitination through demethylation. Our approaches include mass spectrometry identification, in vitro methylation assay, in vitro ubiquitination assay, RNA-seq,CHIP-seq. Our objective is to clarify the molecular mechanism of LSD1 demethylasing CDK4 and the crosstalk between ubiquitination and methylation of CDK4. To identify the differentially expressed genes associated with combined inhibition, the transcriptome analysis will be made. The discoveries made from the proposed study will provide a new mechanism to understand the crosstalk between ubiquitination and methylation of CDK4 and the multifunction of LSD1 for regulating a novel non-histone substrate. And this will also offer a solid mechanistic basis for the development of new druggable molecules for osteosarcoma treatment.
大量临床研究发现细胞周期调控紊乱是肿瘤的共同特征之一。细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)家族因其进化上高度保守和功能上不可替代,成为肿瘤药物开发的重要靶标。目前,已有多款针对调控由G1期进入S期的CDK4/6激酶的特异性抑制剂。但是应用于临床后发现,CDK4/6抑制剂不可避免地出现耐药现象,即CDK4/6抑制剂不能显著抑制肿瘤细胞的增殖。为解决CDK4/6抑制剂耐药的问题,本课题组偶然发现LSD1抑制剂处理会导致CDK4和其活性调节周期素Cyclin D1的蛋白质水平降低,且不依赖于LSD1对于组蛋白的翻译后修饰调控。即不影响Cyclin D1的转录水平,而是调控其翻译后修饰水平。进一步研究发现,LSD1通过调控Cyclin D1 K95和K96两个位点的甲基化水平,调节其与泛素E3连接酶AMBRA1的亲和力,进而调控其被泛素化降解的速率。LSD1抑制剂处理导致CyclinD1蛋白质水平降低和CDK4/6激酶活性降低。LSD1抑制剂与CDK4/6抑制剂联合处理相较于单独处理显著抑制肿瘤细胞的生长,并且会显著改变肿瘤细胞的转录组,导致凋亡相关通路TP73等基因上调,引发肿瘤细胞凋亡。LSD1抑制剂与CDK4/6抑制剂联合应用,不仅会通过调控Cyclin D1蛋白质水平和CDK4/6激酶活性共同抑制细胞周期进行,还能通过改变转录组启动凋亡通路,抑制肿瘤细胞生长,达到抵抗CDK4/6抑制剂耐药的目的。本项目的研究成果不仅详细阐述了细胞周期素Cyclin D1受到两种翻译后修饰联合调控的分子机制,为表观遗传调控分子LSD1参与调控非组蛋白底物提供了新证据,也为LSD1抑制剂与CDK4/6抑制剂联合应用提供了实验室依据和数据支撑,为临床解决CDK4/6抑制剂耐药问题提供有效的解决方案。
细胞周期调控因子Cyclin D1蛋白质稳定性及其在克服肿瘤耐药中的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    高彦飞
  • 依托单位:
Dot1L调控有丝分裂期纺锤体检查点及骨肉瘤发生发展的机制研究
  • 批准号:
    31870768
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    高彦飞
  • 依托单位:
甲基化对雄激素转录活性调控的研究
  • 批准号:
    31600627
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    高彦飞
  • 依托单位:
国内基金
海外基金