pVHL通过降解TET蛋白在DNA去甲基化调控中的生物学功能及分子机制

Tet proteins (Tet1, Tet2 and Tet3) are key factors identified recently in DNA demethylation. In present, little is known about their regulation in post-translation. To further investigate their regulation in post-translation will help us to understand more about their roles in DNA demethylation. pVHL is a classic tumor suppressor, whose mutations aere direct causes for tumor initiation including clear cell renal cell carcinoma. However, up to data, it is incomplete for understanding its role and molecualr mechanism in tumor development. In our pilot experiments, we found that pVHL regulates DNA demethylation through interacting with Tet proteins and mediates ubiqualyted degradation of Tet proteins. In this proposal, we propose to use cell lines and zebrafish model to investigate the mechanisms of pVHL interacting with Tet proteins and mediating ubiqualyted degradation of Tet proteins in vitro and in vivo. We also intend to demonstrate the role of pVHL in DNA demethylation. This study will not only reveal a novel pathway for Tet protein ubiqualyted degradation, but also, will illustrate the role and mechanism of pVHL in tumor initiation and progression from a new angel.

Tet蛋白（包括Tet1、Tet2和Tet3）是近期发现的、调控DNA去甲基化的关键因子。目前，对于它们翻译后调控的认识还非常欠缺。对于Tet蛋白翻译后调控的深入研究，将帮助我们进一步了解Tet蛋白在DNA去甲基化过程中的作用。pVHL是一个经典的肿瘤抑制基因，它的突变是导致肾脏透明细胞癌等肿瘤发生的直接原因。但是，到目前为止，对于它在肿瘤发生过程中的作用和分子机制的认识还很不全面。我们在前期研究工作中发现：pVHL能与Tet蛋白相互结合并介导Tet蛋白的泛素化降解并影响DNA去甲基化。本项目拟以细胞系和斑马鱼模型为材料，从体外和在体分析pVHL与Tet蛋白相互结合并介导Tet蛋白的泛素化降解的机制，阐明pVHL在DNA去甲基化调控中的作用。本项目的实施和完成，将不仅首次揭示Tet蛋白通过泛素化降解的一个新途径，而且，将从一个新的角度，诠释pVHL在肿瘤发生和发展过程中的作用和分子机制。

DNA甲基化主要发生在5-胞嘧啶上，可以调节染色质的开放程度与稳定性并且参与多种生命活动和生物学功能。目前认为Tet蛋白（包括Tet1、Tet2和Tet3）是调控DNA去甲基化的关键因子。他们可以将5甲基胞嘧啶经过迭代氧化，形成5羟甲基胞嘧啶、5甲酰基胞嘧啶以及5羧基胞嘧啶等中间产物并最终去除DNA上的甲基。失活的TET蛋白会导致一系列的生物学功能紊乱，例如：细胞编程错误，造血功能障碍，器官发育受阻等。目前，对于Tet翻译后调控的认识还非常欠缺。对于Tet蛋白翻译后调控的深入研究，将帮助我们进一步了解Tet蛋白在DNA去甲基化过程中的作用。pVHL是一个经典的肿瘤抑制基因，它的突变是导致肾脏透明细胞癌等肿瘤发生的直接原因。但是，到目前为止，对于它在肿瘤发生过程中的作用和分子机制的认识还很不全面。在本项目的资助下，我们以细胞系和斑马鱼模型为材料系统深入的研究了pVHL参与调节DNA甲基化平衡的机制。发现：pVHL能与Tet蛋白相互结合并介导Tet蛋白的泛素化降解并影响DNA去甲基化，同时，我们发现低氧相关的脯氨酸羟化酶PHD也参与了pVHL对Tet的调控。PHD2/3可以结合并对Tet进行羟基化修饰，为pVHL识别并降解TET提供了前提条件。此外，利用vhl, egln1（phd2） ,egln3(phd3)敲除的斑马鱼进行实验发现：无论是vhl还是egln1（phd2） ,egln3(phd3)的缺失均会引起斑马鱼胚胎的DNA去甲基化水平上调。该项目不仅拓展了对Tet蛋白的翻译后调控的认识，而且诠释了pVHL在DNA去甲基化调控中的作用。