TET2蛋白N端介导的选择性去甲基化对肠癌Wnt通路的作用及其机制研究

From our previous study of this project, we found that the expression level of TET2, a DNA demethylaion gene, is negatively correlated with the activity of Wnt signaling. More importantly, we found that TET2 gene is mutated in colon tissues at a high frequency on the N-terminal and C-terminal of TET2. In colon cell line, increased expression of full length TET2 significantly evaluated the activity of Wnt signaling. However, when the N-terminal of TET2 is deleted, the truncated TET2 failed to promote Wnt signaling. As the N-terminal of TET2 is responsible for target gene selectivity, we proposed that the function of TET2 on Wnt pathway is dependent on the N-terminal of TET2. Thus, this project is intended to illustrate the methylation selectivity of the N-terminal TET2 and the function of TET2 protein in colon cancer in cell level, animal level and clinical level. This project may provide new strategies for colon diagnosis, treatment and mechanism study.

在前期研究中我们发现在肠癌组织中Wnt通路的活性与DNA去甲基化酶TET2的表达呈显著负相关。另外，还发现TET2在肠癌组织中发现除了在甲基化催化域有突变外，在发挥甲基化位点选择作用的N端也有大量突变。进一步在肠癌细胞的实验中发现：全长的TET2抑制Wnt通路的活性；而缺失发挥甲基化位点选择作用N端的，仅包含催化结构域的TET2CD则不能抑制Wnt通路，甚至在部分肠癌细胞中促进Wnt通路的活性。综上，研究团队提出TET2对Wnt通路的抑制作用依赖于其N端来发挥选择性甲基化而非无选择性广谱甲基化的科学假说。因此，本项目拟进一步通过转录组测序和甲基化测序分析等手段探索TET2蛋白N端介导的选择性去甲基化对肠癌Wnt通路的作用。同时，从肠癌细胞模型、动物模型和临床等多个层次揭示TET2对肠癌的作用，特别是对肠癌基因组高甲基化和Wnt通路高活性的调控作用，为肠癌的相关研究和诊治提供新视角。

团队的前期研究发现在肠癌组织中WNT通路活性与DNA去甲基化酶TET2的表达呈负相关。结合其他前期研究结果，项目拟通过转录组测序和甲基化测序分析等手段深入探索TET2蛋白与WNT通路在肠癌中的相互作用。项目的主要研究成果如下：.1）虽然不存在类似血液肿瘤的高频的突变，TET2在转移性肠癌和高分期肠癌组织中表达较低或者活性较低。结合TET2高表达病人的良好预后，TET2在肠癌中发挥抑癌作用；.2）以肠癌细胞系为模型，利用RNA-Seq和WGBS等技术发现并证明TET2通过降低Rora和Sparc启动子上的DNA甲基化水平实现对肠癌的抑制作用；.3）发现OGT和CTNNB1（WNT通路关键节点蛋白）通过竞争TET2蛋白的D854位点调控TET2活性：TET2蛋白在肠癌细胞中的去甲基化活性依赖于CTNNB1的激活；TET2蛋白在肠癌细胞中的稳定性受OGT催化的糖基化修饰调控；.4）发现OGT和CTNNB1通过影响TET2活性调控肠癌细胞的增殖。. 团队在开展针对TET2的研究的同时也研究了TET1对神经干细胞增殖和分化的调控作用：阿片受体的激活剂和拮抗剂（吗啡和纳络酮）都可以通过抑制TET1蛋白的DNA去甲基化活性促进神经干细胞正在正常培养条件下的增殖以及其在分化条件下向神经细胞的分化。此外，在本项目的研究中，团队对可以促进TET蛋白活性的维生素C进行了研究，发现维生素C和维生素A可以通过正反馈促进体细胞重编程。这些研究成果为研究TET2在肠癌中的作用提供了重要的模型和技术。. 项目负责人参与发表标注本项目支持的论文4篇，部分研究成果正在投稿中。项目申请国家发明专利1项（已受理）。本项目预算经费20万元，经费使用严格遵循国家、国家自然科学基金委员会以及依托单位的相关经费管理规定。