G-四链体结构对hnRNP K的转录和表达调控作用及其对下游基因c-myc转录水平影响的分子机制研究

hnRNP K is an important protein with transcriptional regulation function present in the nucleus, which increases the transcription and expression of c-myc causing subsequent downstream molecular effect, through its binding with special sequence on c-myc gene promoter region. In our recent bioinformatic and many in vivo and in vitro studies, we found several G-rich sequences on the upstream promoter of hnRNP K gene, could form G-quadruplexes in vitro, and down-regulate transcription and overexpression level of hnRNP K. Based on this important finding, in combination with our accumulated experience and technology platform in c-myc research, we plan to carry out in-depth mechanistic studies for transcriptional regulation of hnRNP K gene by these G-quadruplexes. We also plan to study the mechanism for hnRNP K protein to regulate c-myc gene transcription through its binding with c-myc promoter region. We will also design and synthesize highly selective binding ligands for hnRNP K promoter G-quadruplex as probes, providing powerful tools for the above mechanistic studies. This project will provide a new theoretical basis for elucidating transcriptional regulatory network and pathways of the important oncogene c-myc and discovery of anti-cancer drugs for new targets.

hnRNP K是存在于细胞核中的重要转录调节蛋白，它通过与癌基因c-myc启动子区域的特定序列结合，上调c-myc的转录和表达并引发下游系列的分子事件。我们通过生物信息学和大量的体内外实验发现,表达该蛋白的基因hnRNP K启动子区域存在富G-序列，这些序列在形成稳定的G-四链体后，能够显著下调hnRNP K的转录和表达水平。本项目将在此重要发现基础上，结合本研究团队在G-四链体基因组研究中积累的经验和建立的技术平台，深入研究hnRNP K基因启动子G-四链体对该基因的转录和表达调控机制；进一步探讨hnRNP K蛋白通过c-myc基因启动子特殊核酸结构调控c-myc转录和表达的作用机制；设计和合成hnRNP K启动子G-四链体特异性的配体和探针，为上述分子机制研究提供有力的工具。本项目的研究，将为阐明重要癌基因c-myc的转录调控网络和通路，也为新型靶向性抗癌药物的研究提供新的理论依据。

hnRNP K是存在于细胞核中的重要转录调节蛋白，它通过与癌基因c-myc启动子区域的特定序列结合，上调c-myc的转录和表达并引发下游系列的分子事件。我们通过生物信息学和大量的体内外实验发现,表达该蛋白的基因hnRNP K启动子区域存在富G-序列，这些序列在形成稳定的G-四链体后，能够显著下调hnRNP K的转录和表达水平。本项目在此重要发现基础上，结合本研究团队在G-四链体基因组研究中积累的经验和建立的技术平台，深入研究hnRNP K基因启动子G-四链体对该基因的转录和表达调控机制；进一步探讨hnRNP K蛋白通过c-myc基因启动子特殊核酸结构调控c-myc转录和表达的作用机制；设计和合成hnRNP K启动子G-四链体特异性的配体和探针，为上述分子机制研究提供有力的工具。在细胞内G-四链体的稳定性受G-四链体结合蛋白的调节，我们发现CNBP蛋白可以稳定癌基因c-myc上游promoter区域的G-四链体,发现CNBP呈现前期瞬时下调随后稳定上调c-myc转录的双向调节现象并确定该双向转录调控与G-四链体结构相关，通过等离子表面共振和共转染研究了CNBP与NM23-H2的相互作用，发现CNBP通过促进G-四链体形成介导了前期瞬时c-myc转录下调，随后NM23-H2被招募并启动c-myc转录导致转录水平上调，最后以G-四链体小分子配体TMPyP4为探针初步验证了CNBP为抗肿瘤药物靶点的可行性。为了获得对G-四链体或富C序列/i-motif有选择性结合的配体，我们在团队前期设计合成的基础上新设计合成了一系列化合物，测试结果表明部分化合物对hnRNP K基因上游的G-四链体有较好的选择性，还有一些化合物可选择性稳定i-motif，这部分化合物正在进行深入研究。同时，发现部分化合物虽然对G-四链体和富C序列/i-motif都没有很好结合，但是发现有其他生物活性。例如一些化合物发现是针对胆固醇生物合成路径酶的抑制剂，可作为潜在抗癌和抗心血管药物先导化合物。本项目的研究，为阐明重要癌基因c-myc的转录调控网络和通路，也为新型靶向性抗癌药物的研究提供新的理论依据。