THZ1通过CDK7抑制RNAPII磷酸化调控超级增强子及关联的致癌基因导致胃癌细胞凋亡的分子机制研究
批准号:
82102786
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
孙春辉
依托单位:
学科分类:
肿瘤靶向治疗
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙春辉
中文摘要
胃癌出现多种基因突变型,导致靶向药物作用效果不佳,限制了临床精准治疗。已知周期蛋白依赖性激酶7(CDK7)具有周期和转录调控双重作用,超级增强子(SE)在转录过程中富集大量的转录因子和辅因子发挥调控基因表达的功能。文献报道小分子抑制剂THZ1具有抗肿瘤作用,但在胃癌治疗中的作用及机制并不明确。本课题预实验发现:1,THZ1抑制胃癌细胞活性且下调CDK7和RNAPII蛋白表达及磷酸化;2,mRNA测序分析发现THZ1导致细胞周期、转录调控和凋亡等基因下调。结合研究背景,我们提出假说:THZ1通过CDK7抑制RNAPII磷酸化,进而抑制转录过程中SEs及相关致癌基因表达,导致肿瘤细胞死亡。因此,我们拟采用细胞模型(CCK8、FACs、基因敲除、WB等)、肿瘤动物模型(免疫组化、小动物活体成像等)、生物信息学(RNA-Seq、CHIP-Seq)等方法。为临床胃癌精准治疗和新药研发提供理论基础。
英文摘要
There are a variety of gene mutations in gastric cancer, leading to poor effects of targeted drugs and limiting clinical precision treatment. It has known that cyclin-dependent kinase 7 (CDK7) exhibits a dual role of cycle and transcription regulation, as well as the super enhancer (SE) enriches a large number of transcription factors and cofactors during the transcription process to regulate gene expression. It is reported in the literature that the small molecule inhibitor THZ1 has anti-tumor effects, but its role and mechanism in the treatment of gastric cancer are not clear. Preliminary experiments of this subject found that: 1. THZ1 inhibits the activity of gastric cancer cells and down-regulates the expression and phosphorylation of CDK7 and RNAPII; 2. mRNA sequencing analysis found that THZ1 leads to the down-regulation of genes such as cell cycle, transcription regulation and apoptosis. Based on previous studies and these pilot experimental results, we put forward our hypothesis: THZ1 inhibits RNAPII phosphorylation through CDK7, thereby inhibiting the expression of SEs and related oncogenes during transcription, leading to tumor cell death. To verify this, we are planning to perform cell models (CCK8, FACs, gene knockout, WB, etc.), tumor animal models (immunohistochemistry, small animal live imaging, etc.), bioinformatics (RNA-Seq, CHIP-Seq) and other methods. This study will provide a strong theoretical basis for the precise treatment of clinical gastric cancer and the development of new drugs.
超级增强子(SEs)是一类具有超强转录激活异常性的顺式调控元件,通过结合转录因子、辅因子以及染色质复合物作用与启动子,可以激活或增强基因的转录。肿瘤细胞可以通过基因突变、局部扩增、过度表达转录因子等遗传机制来构建超级增强子、驱动致癌基因的表达。因此,理解肿瘤细胞如何通过影响转录进程来驱动癌症的机理,以及转录过程相关激酶的调控机制对小分子药物临床靶向治疗及新药研发至关重要。而胃癌具有肿瘤异质性,KRAS、 TP53、 CDKN2A、SMAD4等是胃癌的几个重要驱动(driver)基因,目前为止常用化疗药物针对这些特定基因突变型的胃癌疗效不佳,限制了临床的靶向精准治疗。本课题将结合最新研究背景,探索THZ1对胃癌的作用及调控转录过程中超级增强子及其驱动的致癌基因导致肿瘤细胞凋亡的分子机制。 .本项目通过CCK8、流式细胞、caspase3/7染色等技术检测细胞活性及细胞周期,确认其细胞活性抑制作用和促凋亡作用;通过动物肿瘤模型和类器官药敏实验,检测其体内抗肿瘤作用;通过crispr-cas9质粒构建、细胞转染、WB等检测CDK7的功能以及 RANPII 蛋白磷酸化变化;通过 RNA-seq 、ChIP-seq、生物信息学、PCR 等鉴定 THZ1 在转录过程中调控超级增强子及靶向基因的分子机制。实验结果显示:(1)低浓度的THZ1对胃癌细胞具有高度细胞活性抑制作用和选择性;(2)动物模型和类器官实验显示THZ1降低肿瘤生长,在体内表现显著的抗肿瘤作用 (3)THZ1阻滞不同胃癌细胞周期在G1或S期并导致细胞凋亡;(4)THZ1对不同胃癌细胞在不同浓度处抑制 CDK7 蛋白表达;(5)不同浓度的THZ1下调不同胃癌细胞的 RNAPII 蛋白表达及各个磷酸位点的磷酸化水平;(6)mRNA测序分析发现THZ1导致胃癌细胞整体转录下降,且针对细胞周期、凋亡信号通路、RNA聚合酶转录因子、P53等下调明显;(7) ChIP测序得到差异超级增强子TCF4、SSBP2、ATF7IP、BRAF、RAD510,TFEC,RALA和PAK1等,分析发现与致癌基因的转录表达相关,参与肿瘤细胞的凋亡。本项目的探索为胃癌精准临床治疗提供新策略以及为新型激酶药物研发提供突破性方向。
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