导语:2020年3月16日,Shi-Ting Li等在Nature Metabolism上发表了题为“Myc-mediated SDHA acetylation triggers epigenetic regulation of gene expression and tumorigenesis”的研究文章,该研究表明Myc可通过激活SKP2介导的SIRT3降解来促进乙酰化依赖的SDHA失活,进而导致细胞内琥珀酸的累积,促进H3K4me3介导的肿瘤特异性基因的表达。因此,证明了乙酰化依赖的SDH复合物的失活对于Myc启动的基因表达的表观调控及肿瘤发生十分关键。
Shi-Ting Li, et al., Nat Metab (2020)
背景
致癌转录因子Myc可调控15%的人类基因,这些基因涉及细胞多方面的功能。Myc表达失调与30%-50%的人类恶性肿瘤相关。Myc调控基因表达的方式被认为是通过结合基因启动子区域的E-boxes。而近来有研究表明在肿瘤中Myc可参与基因表达的表观遗传调控如Myc靶基因启动子区的H3K4me3,但是其中的机制仍不清晰。
蛋白质乙酰化修饰在组蛋白和非组蛋白中均可发生。其中,代谢酶的乙酰化修饰对其活性或稳定性有影响,从而影响代谢调控,尤其是肿瘤细胞中的代谢调控。然而,调节乙酰化代谢酶介导代谢重编程中的调控因子仍然未知。
SDH,即线粒体内膜结合酶复合物(SDHA, SDHB, SDHC, SDHD and SDHAF2),催化琥珀酸氧化成延胡索酸。SDH复合物的突变常见于多种人类肿瘤,其突变造成琥珀酸积累,从而在结构上竞争性抑制a-KG依赖的双加氧酶(去甲基化酶),最终调控基因表达。但是,除突变外,是否存在其他因子对SDH的功能进行调控仍不清楚。
关键科学问题
肿瘤发生过程中,Myc是否通过调节代谢酶SDH的乙酰化来参与基因表达的表观遗传调控?
结果
Fig 1:Myc通过诱导SDHA乙酰化来抑制SDH复合物的活性,从而造成细胞内琥珀酸累积。
Fig 2:Myc通过促进SKP2介导的SIRT3降解来上调SDHA的乙酰化。
Fig 3:Myc通过SDHA介导的细胞内琥珀酸累积来上调H3K4me3。
Fig 4:Myc介导的琥珀酸累积及H3K4me3激活促进其靶基因表达。
Fig 5:SDHA在Lys355位点的乙酰化促进Myc介导的肿瘤发生发展。
Fig 6:Myc介导的SDHA乙酰化及H3K4me3的激活诱发基因表达的表观调控及肿瘤发生
总结
Shi-Ting Li, et al., Nat Metab (2020)
致癌转录因子通过促进修饰酶的降解,来影响代谢酶的翻译后修饰,进而影响代谢过程,而代谢过程的变化又进一步导致基因的表观遗传修饰改变,从而调控基因表达及肿瘤发生。
通讯作者
Ping Gao
http://staff.ustc.edu.cn/~pgao2/research.htm
2003:Osaka University in Japan,Ph.D
2003-2005:National Cancer Institute of NIH,postdoctoral fellow(Dr. Joost Oppenheim)
2005-2007:Johns Hopkins School of Medicine,postdoctoral fellow(Dr. Chi van Dang)
2007-2010:Johns Hopkins School of Medicine,junior faculty member
2010-now:School of Life Science, USTC,professor
研究成果:
Gao P et al., Cancer cell 2007:发现体内HIF依赖的抑制肿瘤发生的抗氧化通路;
Gao P et al Nature 2009:发现mir-23a/b机制c-myc表达从而增强线粒体的谷氨酰胺酶的表达及谷氨酰胺代谢
研究兴趣:
1,细胞代谢:c-Myc的调控基因及非编码RNA在干细胞中介导代谢转换的作用;代谢调控在促进体细胞重编程及干细胞命运决定中的作用;
2,肿瘤代谢:肿瘤特有的代谢表型--Warburg Effect的机理解析;
3,肿瘤治疗。
Huafeng Zhang
http://staff.ustc.edu.cn/~hzhang22/research.htm
2004:University of Tokyo in Japan,Ph.D
2004-2005:National Cancer Institute of NIH,postdoctoral study:protein dynamics
2005-2010:Johns Hopkins University,work:study hypoxia and cancer development
Now:Professor, School of Life Sciences, USTC
研究兴趣:
1,解析低氧及HIF介导肿瘤发生发展的分子机理;
2,筛选HIF特异性抑制剂用于肿瘤治疗。
Xiaotao Duan
简介暂缺。
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