SWI/SNF染色质重塑复合物成分ARID1A异常在肝癌代谢重编程的作用及分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81672772
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1807.肿瘤代谢
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Inactivation of tumor suppressor genes (TSGs), which could be triggered by genetic and epigenetic events, such as DNA mutations, insertion and deletion (indel), and epigenetic modification, play important roles in initiation and progression of hepatocellular carcinoma (HCC). In addition to the deregulated cellular signaling pathways, these TSGs and oncogenes also lead to the altered cellular metabolisms, metabolic reprogramming, as the consequence of the genetic and epigenetic mutations. The altered cellular metabolisms are characterized by lipid accumulation, hepatic steatosis and related hepatitis, similar to non alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and nonalcoholic steatohepatitis (NASH), which are frequently associated with HCC development. However, the underlying molecular mechanisms by which the metabolic reprogramming contributes to HCC tumorigenesis and progression still remain obscure and should be explored. Very interestingly, our laboratory previously demonstrated that some genes, including ARID1A and other members encoding the subunits of SWI/SNF chromatin remodeling complex, are frequently mutated in hepatitis B virus (HBV)-related HCC. These genes encoding SWI/SNF complex, which also have been frequently found in many cancers, including cancers from gastrointestinal tract, lung cancer, kidney, bladder and ovary, represent the new type of TSGs. Herein, it should be pointed out that we generated hepatocyte-specific Arid1a knockout (Arid1aLKO) mice by crossing mice carrying loxP-flanked Arid1a exon 8 alleles (Arid1af/f) with albumin promoter-Cre transgenic mice. Significantly, the hepatocyte-specific Arid1a deficiency results in the spontaneous hepatic steatosis, steatohepatitis, mitochondrial damage, cell dysplasia and finally HCC development, along with the deregulated genes related to glucose, lipid metabolism, and fatty acid oxidation, as well as the increased reactive oxygen species (ROS) generation, suggesting that ARID1A may play the crucial role in controlling metabolism reprogramming process for cancer development, although the underlying mechanisms is unclear. In the planning project, we aim to elucidate the underlying mechanisms by which the altered ARID1A due to somatic mutations (high frequent mutations in HCC) leads to the metabolic and epigenetic reprogramming, and their role in HCC initiation and progression, based on the effect of normal SWI/SNF complex on glucose, lipid mechanism, fatty acid oxidation, and mitochondrion. Furthermore, our study is to develop the new strategies for the HCC prevention and therapy by modulating metabolism and chromatin remodeling based on molecular classification, through comparing the metabolic and epigenetic changes among liver-specific Arid1a, Tp53 and PTEN deficient mice.
肝癌发生发展涉及癌基因和抑癌基因突变,除导致分子信号异常外,也导致细胞代谢紊乱,脂肪沉积和脂肪性肝炎成为特征之一,但其作用和分子机制不清楚。最近我们发现编码SWI/SNF染色质重塑复合物成分的ARID1A基因在肝癌存在高频率突变;肝脏ARID1A特异剔除小鼠发生脂肪性肝炎、脂质和糖代谢基因表达失衡、线粒体异常以及肝癌发生。目前,ARID1A控制代谢过程的机制不清楚,其异常导致的细胞代谢重编程特征及对肿瘤作用和分子机制有待阐明。本课题拟在阐述肝脏ARID1A调控糖、脂、线粒体等代谢过程的遗传和表观遗传学机制基础上,利用体内外模型研究ARID1A异常导致的细胞代谢重编程特征、SWI/SNF染色质重塑复合物改变和染色质修饰变化及对肝癌细胞性状的影响; 在揭示ARID1A异常导致代谢紊乱和染色质修饰异常特征基础上,探讨靶向代谢和染色质修饰方案对肝癌防疗作用,为基于分子分型的肝癌治疗奠定理论支撑。

结项摘要

本课题根据前期发现ARID1A在人类肝癌样本高频率失活性突变;Arid1a缺失可以导致小鼠脂质代谢异常,脂肪性肝炎和肝癌发生。因此,本课题拟利用体内外模型研究SWI/SNF染色质重塑复合物成分ARID1A在肿瘤细胞代谢重编程及对肿瘤发生发展的作用和机制,并与正常肝脏生理状态下SWI/SNF染色质重塑复合物调节模式进行对比分析,探讨ARID1A对代谢相关基因包括糖代谢、脂质代谢、线粒体三羧酸循环代谢和脂肪酸氧化等代谢相关基因表达调控的影响; 鉴定突变后导致的关键代谢重编程特征和染色质重塑修饰特征及对肝癌发生发展的影响;并评价靶向代谢和表观遗传修饰相关分子对肝癌治疗的作用。通过本项目的实施,发现肝脏特异性Arid1a缺失降低了小鼠对胰岛素的敏感性, 导致了脂质在肝脏细胞累积, 同时也加剧了高脂饮食(HFD)诱导的小鼠脂肪性肝炎。在分子机制上,发现Arid1a缺失直接导致胰岛素信号传递受阻以及损害脂肪酸氧化过程。在分子遗传机制上,揭示了ARID1A调控代谢的新机制:ARID1A一方面通过调控表观遗传调控方式,包括改变染色质可接近性及降低H3K4me3在关键酶处的修饰作用来调控脂肪酸氧化过程;另一方面通过降低调控脂肪酸氧化关键性转录因子PPAR的表达而实现。有趣的是,PPAR过表达可以恢复Arid1a缺陷引起的脂滴累积和胰岛素信号传递受阻现象,是潜在的治疗ARID1A突变相关疾病的靶标。本研究ARID1A相关机制以及脂肪性肝炎和肝癌发病机制及临床上发现有效的靶点具有重要意义。截止至目前,本项目已发表研究论文7篇,授权专利1项,申请专利2项,培养博士研究生4名,硕士研究生3名。新加入2名博士生支持本项目研究。目前还有部分实验数据正在整理过程中,预计1-2年将会发表,本项目在申请时所设定的研究目标已按期完成。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
IRTKS Promotes Insulin Signaling Transduction through Inhibiting SHIP2 Phosphatase Activity
IRTKS 通过抑制 SHIP2 磷酸酶活性促进胰岛素信号转导
  • DOI:
    10.3390/ijms20112834
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wu, Chongchao;Cui, Xiaofang;Han, Zeguang
  • 通讯作者:
    Han, Zeguang
The Mutational Features of Aristolochic Acid-Induced Mouse and Human Liver Cancers
马兜铃酸诱导小鼠和人类肝癌的突变特征
  • DOI:
    10.1002/hep.30863
  • 发表时间:
    2019-11-06
  • 期刊:
    HEPATOLOGY
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Lu, Zhao-Ning;Luo, Qing;Han, Ze-Guang
  • 通讯作者:
    Han, Ze-Guang
Single-cell RNA-Seq analysis reveals dynamic trajectories during mouse liver development.
单细胞 RNA-Seq 分析揭示小鼠肝脏发育过程中的动态轨迹
  • DOI:
    10.1186/s12864-017-4342-x
  • 发表时间:
    2017-12-04
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Su X;Shi Y;Zou X;Lu ZN;Xie G;Yang JYH;Wu CC;Cui XF;He KY;Luo Q;Qu YL;Wang N;Wang L;Han ZG
  • 通讯作者:
    Han ZG
Arid1a regulates insulin sensitivity and lipid metabolism
Arid1a 调节胰岛素敏感性和脂质代谢
  • DOI:
    10.1016/j.ebiom.2019.03.021
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    EBIOMEDICINE
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Qu, Yu-Lan;Deng, Chuan-Huai;Han, Ze-Guang
  • 通讯作者:
    Han, Ze-Guang
A novel neoantigen discovery approach based on chromatin high order conformation
一种基于染色质高阶构象的新抗原发现方法
  • DOI:
    10.1186/s12920-020-0708-z
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    BMC Medical Genomics
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Shi Yi;Zhang Mingxuan;Meng Luming;Su Xianbin;Shang Xueying;Guo Zehua;Li Qingjiao;Lin Mengna;Zou Xin;Luo Qing;Yu Yaoliang;Wu Yanting;Da Lintai;Cai Tom Weidong;He Guang;Han Ze-Guang
  • 通讯作者:
    Han Ze-Guang

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其他文献

母系胚胎亮氨酸拉链激酶基因在肝癌中的表达及siRNA干扰后对肝癌细胞Hep3B生长、凋亡的影响
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    2.Shanghai Ministry Key Laboratory of Disease
RNA干扰沉默编码跨膜蛋白35基因表达对肝癌细胞生长及细胞周期的影响
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    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    兰州大学学报(医学版)
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    --
  • 作者:
    李坤雨;李牛;王群;张壮壮;韩泽广;邓庆
  • 通讯作者:
    邓庆
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Ago2通过上调肝细胞癌FAK表达促进肿瘤转移
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Hepatology
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    韩泽广
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    10.16288/j.yczz.20-046
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    2020
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  • 作者:
    赵利楠;王娜;杨国良;苏现斌;韩泽广
  • 通讯作者:
    韩泽广
用于活体成像的小鼠肝癌移植瘤模型的建立
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    兰州大学学报(医学版)
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  • 作者:
    陈惠;李坤雨;陈斐;严惠明;韩泽广;邓庆;Chen Hui~(1,2),Li Kun-Yu~2,Chen Fei~2,Yan Hui-ming;2.Shanghai-MOST Key Laboratory for Disease;Hea;3.Shanghai Research Center For Model Organisms,Sha
  • 通讯作者:
    3.Shanghai Research Center For Model Organisms,Sha

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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