IscU2调控alpha-酮戊二酸代谢机制及胰腺癌精准诊疗标志物研究
批准号:
82072366
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
金丽琴
依托单位:
学科分类:
分子生物学检验
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
金丽琴
中文摘要
胰腺导管腺癌(PDAC)的发生发展高度依赖于谷氨酰胺代谢,但我们在前期研究中发现谷氨酰胺的代谢产物alpha-酮戊二酸(AKG)能够显著抑制癌细胞的增殖,提示胰腺癌细胞可能存在一种未知的调控途径来降低细胞内AKG的堆积。初步的机制研究表明:IscU2的表达水平与胰腺癌细胞中AKG的含量呈负相关;结合全基因组甲基化/羟甲基化/表达谱联合分析,我们发现IscU2可能通过促进AKG的代谢维持POLA1的甲基化进而避免癌细胞阻滞在S期。为了验证这一假设,我们将以细胞和动物模型为研究对象,利用代谢流技术明确IscU2对AKG的代谢调控;通过细胞与生物化学技术明确IscU2/AKG/POLA1甲基化轴在PDAC细胞增殖中的作用;通过体内实验初步评估AKG对胰腺癌治疗的个体化差异是否与癌组织中的IscU2和AKG水平相关,最终为基于IscU2和AKG分子标志物的PDAC病人精准诊疗评价提供理论支持。
英文摘要
Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) cells are highly glutamine addictive. Our preliminary data suggest that alpha-ketoglutarate (AKG),as an intermediator of glutaminolysis, can efficiently inhibit the growth of PDAC cell, these results suggest that may have unknown regulatory pathways to reduce the accumulation of AKG in pancreatic cancer cells. Our preliminary studies showed that the expression level of IscU2 was inversely correlated with AKG,In combination analysis of whole genome 5-mc/5-hmc sequencing and transcriptome profiling, we found IscU2 may facilitate the degradation of AKG to maintain the low de-methylation status of POLA1 gene that promote cell cycle progression. To fully understand the role of IscU2/AKG/POLA1 methylation and demethylation status in the growth of PDAC cells, we are planning to determine the regulatory mechanism of IscU2 on AKG in 8988 and PANC-1 cells by using the strategy of metabolic flux. With the same cell models and animal models, IscU2/AKG/POLA1 axis in the regulation of cancer cell proliferation in vitro and in vivo will be studied. Moreover, to evaluate the if IscU2 can be a qualified candidate for precision medicine, responsive effect of cancer cell growth inhibition by targeting IscU2/AKG/POLA1 methylation and demethylation will be tested in patient-derived xenografts with different expression level of IscU2.
胰腺癌素有“癌中之王”之称,约 90%属于起源于导管上皮的胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)。胰腺癌发病较为隐匿,早期诊断难度大,具有很强的转移潜能,五年生存率极低。所以,探索胰腺癌发生发展的分子机制对于其早期诊断和治疗极为重要。约 95%的胰腺癌患者存在 K-Ras 突变,K-Ras 在肿瘤代谢重编程中发挥着重要的调控作用。嗜谷氨酸特性是胰腺癌细胞的主要代谢特征之一,谷氨酰胺的主要代谢途径之一是通过脱/转氨基作用生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG)。α-KG 不仅是三羧酸循环的关键代谢物,也是 TET 酶介导 DNA 去甲基化的重要底物,其代谢水平的改变会通过表观修饰影响肿瘤的进程。在胰腺癌中进行谷氨酰胺分解代谢时必然会产生大量的α-KG,而在胰腺癌细胞中α-KG 的代谢受何种机制调控,以及如何影响肿瘤细胞的命运是本项目主要研究的科学问题。. 本项目中,我们发现人类 PDAC 组织中 IscU2 的表达量远远高于相邻的正常胰腺组织。在 PDAC 细胞中,激活的 K-Ras 增强了 c-Myc 介导的 IscU2 转录。表达上调的 IscU2 促进了细胞内 Fe-S 簇的合成,并以此调节线粒体氧化膦酸化和三羧酸(TCA)循环中的α-酮戊二酸(α-KG)脱氢酶和柠檬酸合酶 2(ACO2)的活性,这些酶可分别通过 TCA 的氧化和还原循环促进α-KG 的分解代谢。因此,K-Ras/IscU2 不但能促进线粒体功能,还能促进α-KG 的分解代谢,致使细胞质和核中的α-KG 水平降低,从而导致 DNA 5mC 增加。由于细胞中α-KG 含量下降,使得甲基胞嘧啶双加氧酶 3(TET3)的去甲基化功能受到抑制,导致 DNA 聚合酶α1 催化亚基等基因表达下调,进而影响 PDAC 细胞增殖和肿瘤生长。这些研究证实了 IscU2 在 K-Ras 促进的α-KG 分解、5mC 依赖的基因表达和 PDAC 生长中的关键作用,为基于 IscU2 和α-KG 分子标志物的 PDAC 病人精准诊疗评价提供了理论支持。
基于2-羟基戊二酸调控果糖代谢的分子检验标志物研究
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批准号:82572667
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项目类别:面上项目
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资助金额:47.00万元
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批准年份:2025
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负责人:金丽琴
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依托单位:
国内基金
海外基金