КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-74-10099
НазваниеМеханизмы действия метилтрансфераз EZH2 и DOT1L – перспективных мишеней для диагностики и терапии онкологических заболеваний
Руководитель Ерохин Максим Максимович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии гена Российской академии наук , г Москва
Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-201 - Структурная, функциональная и эволюционная геномика
Ключевые слова EZH2, DOT1L, метилтрансферазы, репрессия транскрипции, активация транскрипции, рак, онкология
Код ГРНТИ34.15.23
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одной из самых быстроразвивающихся областей знаний в фундаментальных и прикладных биологических исследованиях является регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции. Прогресс в изучении регуляции транскрипции генов на сегодняшний день привел к разработке большого числа принципиально новых терапевтических препаратов и диагностических методов. Дальнейшее развитие молекулярной медицины обещает еще большие перспективы и успехи. В процессах регуляции транскрипции участвует множество белковых факторов, функции которых заключаются в усилении (активаторы) или подавлении (репрессоры) активности генов. Одним из механизмов такой регуляции является ферментативное внесение химических модификаций (эпигенетических меток) в состав белков, в том числе гистонов, формирующих нуклеосомы. Среди модифицирующих гистоны ферментов важную роль занимают метилтрансферазы, активные в отношении лизиновых остатков. Настоящий проект направлен на исследование двух лизин-специфичных метилтрансфераз – EZH2 и DOT1L, которые являются перспективными мишенями в терапии и диагностике онкологических заболеваний.
Белок EZH2 относится к репрессорам группы Polycomb, ответственных за подавление транскрипции генов-мишеней. EZH2 обеспечивает моно-, ди- и триметилирование в позиции K27 гистона H3 (H3K27me1/2/3). Белок DOT1L ответственен за метилирование в позиции K79 гистона H3 (H3K79me1/2/3) и ассоциирован с активной транскрипцией генов. При этом факторы EZH2 и DOT1L высоко консервативны в процессе эволюции и имеют прямых гомологов в геномах всех многоклеточных. Это позволяет применять в исследованиях различные модельные организмы, в том числе удобный модельный организм плодовую мушку дрозофилу, на котором были открыты белки группы Polycomb. Многочисленные исследования показали, что нарушение функций EZH2 и DOT1L связано с высокими рисками возникновения социально значимых заболеваний, и прежде всего онкологических. Было показано, что подавление активности данных факторов приводит к ингибированию роста ряда опухолей. Это послужило основой для создания низкомолекулярных ингибиторов, подавляющих метилтрансферазные активности EZH2 и DOT1L, некоторые из которых в настоящий момент проходят клинические испытания. Первый такой препарат – таземетостат – в январе 2020 года получил одобрение для применения в медицинской практике в США. Однако необходимо отметить наличие многих побочных эффектов у таземетостата, как и у многих других ингибиторов эпигенетических факторов. В том числе это связано с тем, что подавление активности вовлеченных в многообразные ядерные процессы метилтрансфераз приводит к тотальному нарушению регуляции транскрипции. Более полное понимание механизмов действия EZH2 и DOT1L приведет к улучшению применяемых для подавления их активности препаратов.
Несмотря на большое количество работ, связывающих активность EZH2 с репрессией, а DOT1L – с активацией транскрипции, ряд имеющихся данных указывает на то, что регуляторные пути EZH2 и DOT1L тесно связаны друг с другом. Так, мутации белка dDOT1L в геноме дрозофилы приводят к нарушению Polycomb-зависимой репрессии генов. Осуществленный нами анализ общедоступных баз данных показал, что похожая ситуация наблюдается и в геноме человека. Деплеция гена EZH2, также как и его кофакторов SUZ12 и EED, приводят к изменениям в транскриптомах раковых клеток, очень похожим на изменения при деплеции DOT1L. Аналогично, деплеция DOT1L приводит к изменению транскрипции тех же генов, что и при деплециях EZH2, SUZ12 и EED. Кроме того, в экспериментах по иммунопреципитации ранее было установлено, что белковые партнеры DOT1L соосаждаются вместе с белками группы Polycomb. Однако конкретные регуляторные пути, связывающие активности EZH2 и DOT1L, на сегодняшний день не известны.
В ходе выполнения предлагаемого проекта будут исследованы молекулярные механизмы взаимозависимости функций EZH2 и DOT1L. Будут изучены интерактомы данных факторов и профили их полногеномного связывания на примере модельного объекта дрозофилы и в клеточных линиях человека. Одним из возможных объяснений похожих изменений в транскриптомах клеток при мутациях EZH2 и DOT1L является наличие общих негистоновых мишеней метилирования, существование которых недавно было показано для EZH2. Для исследования этого вопроса будет разработан и применен метод комплексной детекции негистоновых мишеней EZH2 и DOT1L. Дополнительной задачей проекта станет исследование интерактома белкового партнера EZH2 – белка HOXB13 – одного из ключевых факторов, необходимых для роста и пролиферации трансформированных клеток при раке простаты.
Полученная в ходе выполнения проекта информация будет крайне важна, так как низкомолекулярные ингибиторы EZH2 и DOT1L уже применяются в клинической практике. Мы предполагаем, что ингибирование активности EZH2 также нарушает активность DOT1L, и наоборот. Полученные результаты позволят смоделировать терапевтическую ситуацию, которая происходит в организме пациентов при приеме ингибиторов EZH2 и DOT1L в лекарственных целях и определить целесообразность применения разработанных ингибиторов в каждом конкретном случае.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ