GAPDH参与Twist1-NuRD转录共抑制复合体调节组蛋白2-羟基异丁酰化修饰促进肿瘤出芽和EMT的机制研究

The function of GAPDH, rate-limiting enzyme of glycolmetabolism, as a transcriptional co-repression factor has not been reported. Previous work showed that in clinical pathological tissues, GAPDH nuclear translocation was related to tumor budding, and GAPDH can directly interact with EMT related transcription factor - Twist1 and MTA2, and recruit NuRD components to form the transcription repression complex, and interact with HDAC2 regulated histone lysine 2- hydroxy debutyrylation to affect chromatin stability. The aim of this project is to further study the metabolic background and nuclear translocation conditions of GAPDH in transcriptional co-repression and confirm that GAPDH/Twist1/MTA2 constitute the core components of NuRD and related deacylation to result in extensive transcriptional regulation by biochemical and chemical biological techniques. On this basis, we use reverse Transwell, gelatin footprints, three-dimensional culture and other cell function experiments, and mouse tumor-bearing model to verify the relationship between the transcriptional complex and tumor budding and EMT. The clinicopathological analysis is used to analysis the hepatocellular carcinoma specimens and TCGA database.This project is helpful to further explain the role of tumor glycometabolic enzyme - GAPDH in epigenetic regulation and provide a new target for clinical diagnosis and treatment.

糖代谢限速酶GAPDH作为转录共抑制因子的功能尚未报道。前期工作发现临床病理组织中GAPDH入核与肿瘤出芽相关，且与EMT转录因子Twist1、MTA2发生直接相互作用，并募集NuRD组分共同形成转录抑制复合体，同时互作HDAC2调节组蛋白赖氨酸2-羟基丁酰化的擦除而影响染色质稳定。本项目拟进一步研究GAPDH发挥转录共抑制的代谢背景和入核条件，通过生化和化学生物学技术确认GAPDH与Twist1、MTA2构成NuRD核心成分，发挥去酰化作用和广泛转录调节。在此基础上，通过反向Transwell、明胶足迹、悬滴三维培养等细胞功能实验，和小鼠荷瘤模型验证该转录复合体与肿瘤出芽、EMT的关系，利用已收集的肝细胞肝癌及TCGA数据库进行临床病理学分析和验证。本项目有助于进一步阐释肿瘤糖代谢酶GAPDH在表观遗传学调控中的作用，及其所引发酰化修饰变化的生物学意义，为临床诊治提供新靶标。

糖代谢限速酶GAPDH作为转录共抑制因子的功能尚未报道。前期工作发现临床病理组织中GAPDH入核与肿瘤出芽相关，且与EMT转录因子Twist1、MTA2发生直接相互作用，并募集NuRD组分共同形成转录抑制复合体，同时互作HDAC2调节组蛋白赖氨酸2-羟基丁酰化的擦除而影响染色质稳定。本项目进一步研究了GAPDH发挥转录共抑制的代谢背景和入核条件，通过生化和化学生物学技术确认GAPDH与Twist1、MTA2构成NuRD核心成分，发挥去酰化作用和广泛转录调节作用的分子机制。在此基础上，通过反向Transwell、明胶足迹、悬滴三维培养等细胞功能实验，和小鼠荷瘤模型验证该转录复合体与肿瘤出芽和EMT的关系，并利用已收集的肝细胞肝癌及TCGA数据库进行临床病理学分析和验证。研究过程中还发现，在Twist1缺失条件下，NuRD复合体子组分也可以以不依赖Twist1的方式，在MTA2的招募下，通过R环结构反式调节BDH1介导的组蛋白3-羟基丁酰化修饰，并促进肝癌干细胞增殖。此外，通过对Twist1转录复合体的研究，发现Twist1入核后也可以与CoREST形成复合体协同促进肝癌干细胞的干性来促进肝癌的恶性演进，拓展了Twist1调节肿瘤恶性演进的分子机制。本研究也发现了多个靶向肿瘤出芽和EMT的抗肿瘤药物，为进一步的药物开发打下了基础。综上，本项目进行有助于进一步阐释肿瘤糖代谢酶GAPDH及转录因子Twist1在表观遗传学及肝癌演进中的调控作用，为临床肝癌诊治提供新靶标和治疗药物。