Механизмы действия метилтрансфераз EZH2 и DOT1L – перспективных мишеней для диагностики и терапии онкологических заболеваний

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-П

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 №5050 - Конкурс 2023 года на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (50)

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
Установление и поддержание уникальных паттернов экспрессии генов в каждом типе клеток необходимо для развития и функционирования многоклеточных организмов. Контроль экспрессии генов на уровне транскрипции – один из ключевых этапов данной регуляции. Решающую роль в контроле паттернов экспрессии генов играют эпигенетические факторы - белки групп Polycomb и Trithorax, способные репрессировать и активировать транскрипцию генов соответственно. В свою очередь, ДНК-связывающие транскрипционные факторы играют ключевую роль в детерминации локусов рекрутирования этих белков у дрозофилы и, предположительно, у человека. В ходе проекта будут исследованы механизмы взаимозависимости функционирования комплекса Polycomb PRC2 и активности метилтрансферазы DOT1L. Будет проверено влияние одновременного ингибирования метилтрансфераз EZH2 (комплекс PRC2) и DOT1L, предсказанное нами ранее на основании биоинформатического анализа, на ряде раковых клеточных линий. Будет исследовано взаимодействие между ДНК-связывающим фактором GTF2I и комплексом PRC2 у человека. Для фактора DOT1L и его идентифицированного партнера Zelda будет продолжено исследование их белок-белковых взаимодействий на модели дрозофилы. В случае транскрипционного фактора HOXB13 планируется завершить исследование выявленных ДНК-связывающих партнёров с помощью доступных баз данных: будет оценено влияние мутаций и нарушения экспрессии выявленных факторов на продолжительность жизни пациентов с раком простаты. В ходе реализации Проекта 2020 был произведён поиск генов, названных нами «Супертаргетами» («Supertargets»), белковые продукты которых являются критическими для того или иного типа опухоли. Важным критерием была специфичность необходимости гена для выживания клеточных линий конкретного типа онкопатологий - делеция генов Супертаргетов оказывала минимальное влияние на пролиферацию клеток раковых линий, происходящих из других тканей, а также на рост нормальных нетрансформированных клеток. Важно отметить, что GO-анализ показал, что более 40% выявленных Супертаргетов представлены генами, кодирующими ДНК-связывающие транскрипционные факторы. В ходе выполнения Проекта 2023 планируется продолжить данные исследования: будет осуществлен поиск генетических и эпигенетических маркеров, обуславливающих сверхчувствительность раковых клеток к делеции Супертаргетных генов. Наконец, на модельном объекте дрозофила будет исследована роль белка Crol в привлечении на хроматин его партнеров – белков Fs(1)h и Psq. Данные, полученные в ходе проекта, улучшат понимание механизмов эпигенетического контроля и роли транскрипционных факторов в рекрутировании регуляторных белковых комплексов на хроматин, что позволит определить новые мишени для создания терапевтических препаратов в будущем.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Парено В., Лубьере В., Шуттенгрубер В., Фрич Л., Раваль К.К., Ерохин М., Дьерфи В., Нормано Д., Ди Стефано М., Моро Ж., Бутова Н.Л., Чиоло И., Четверина Д., Мартинес А.М., Кавалли Г. Transient loss of Polycomb components induces an epigenetic cancer fate Nature, Опубликована онлайн 24.04.2024 (год публикации - 2024)
10.1038/s41586-024-07328-w

2. Ху Ж., Ли Х., Ломаев Д., Воробьева Н., Левин М., Ерохин М., Четверина Д. Vostok: A Looping Factor for the Organization of the Regulatory Genome in the Drosophila Brain. Molecular Cell, Molecular cell, 2025, 85(12), 2442–2451 (год публикации - 2025)
10.1016/j.molcel.2025.05.020

3. Четверина Д. А., Козельчук Н. Я., Ломаев Д. В., Штиль А. А., Ерохин М. М. Биоинформатический анализ механизмов жизнеспособности линий опухолевых клеток при делеции генов-супермишеней. Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе выполнения второго года проекта проведена очистка комплекса Zelda, белкового партнера DOT1L, в условиях 100 mM концентрации NaCl. Подобраны условия для инактивации белкового продукта гена GTF2I, который взаимодействует с комплексом PRC2, в клеточной линии лимфомы Raji. Для исследования способности к прямому взаимодействию между GTF2I и компонентами комплекса PRC2 проведен тригибридный анализ. Проведен анализ уровня экспрессии факторов HOXB13 и TBX3 в нормальных и трансформированных клинических образцах рака простаты. Исследованы корреляции между повышенным уровнем транскрипции HOXB13 и TBX3 и выживаемостью пациентов, у которых был диагностирован рак простаты. Методами полногеномного анализа проанализированы изменения уровня связывания ассоциированных с Crol регуляторных факторов (BRD4, Psq, Trx, CBP, H3K27ac) и изменения уровня транскрипции генов при мутации гена Crol. Проведен биоинформатический сравнительный анализ полногеномного распределения белка Crol, репрессоров группы Polycomb и архитектурных (инсуляторных) факторов. Было показано, что Tethering elements (TE) - регуляторные элементы ДНК, опосредующие дальние взаимодействия между энхансерами и промоторами, - обогащены мотивами связывания для ранее не изученного белка CG11504/Vostok. Методом CRISPR/Cas9 получена линия Drosophila содержащая нуль-мутацию в гене Vostok. Получены поликлональные кроличьи антитела против фактора Vostok. Методом ChIP-seq исследован полногеномный профиль связывания Vostok в мозге личинок. Установлен мотив связывания данного фактора, содержащий коровую последовательность GCAACA. С помощью метода Micro-C показано, что при мутации Vostok нарушается формирование 47 из 645 хроматиновых петель в мозге личинок Drosophila.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Исследования, проведенные в ходе выполнения проекта, выявили ряд факторов сверхчувствительности опухолевых клеточных линий при делеции генов-супермишеней. Установленные закономерности можно учитывать при инактивации определенных генов в различных типах новообразований. Показано, что белки HOXB13 и TBX3 могут совместно рассматриваться как потенциальные мишени для создания специфических ингибиторов, подавляющих рост клеток рака простаты. Исследованы механизмы возникновения опухолевых новообразований в отсутствие генетических мутаций. Полученные данные расширяют перечень потенциальных таргетов для комбинированного фармакологического блокирования в терапии мутационных и транскрипционных новообразований.