Projektbeschreibung
Die Rolle epigenetischer Veränderungen der Chromosomenstruktur bei Krebs
Dank Krebsgenomik ist inzwischen eine systematische Darstellung von onkogenen Veränderungen an Genen möglich. Doch die onkogenen epigenetischen Veränderungen von regulatorischen Elementen, die keine Gene sind, bleiben weiter unklar. Jüngst wurde nachgewiesen, dass eine aberrante DNA-Methylierung an CTCF-Bindungsstellen in Gliomen mit IDH-Mutationen und gastrointestinalen Stromatumoren mit SDH-Mangel die Chromosomentopologie stört. Geht die CTCF-Bindung an der Grenze zwischen zwei topologisch verbindenden Domänen verloren, wird ihre Isolierung derart gestört, dass es zur onkogenen Aktivierung kommt. Das neuartige Modell verknüpft metabolische, epigenetische und topologische Veränderungen, um eine potenzielle Onkogenese zu demonstrieren. Im EU-finanzierten Projekt CancerEpiTopology werden neue statistische Modelle und experimentelle Ansätze entwickelt, um die Regulierung der DNA-Methylierung an CTCF-Bindungsstellen systematisch abbilden und nachvollziehen zu können. Das Projekt wird zeigen, wie deren Störung bei Krebs zu epigenetischer Heterogenität führt und die Onkogenese fördert.
Ziel
Cancer genomics has revolutionized cancer research by systematic mapping of oncogenic genetic alterations of genes, yet oncogenic epigenetic alterations of regulatory elements away from genes remain elusive. I recently demonstrated that aberrant DNA methylation of CTCF binding sites perturbs chromosomal topology in IDH-mutant glioma and SDH-deficient gastrointestinal stromal tumors (GISTs). Loss of CTCF binding at the boundary between two topologically associating domains disrupts their insulation, leading to oncogene activation. This groundbreaking model links metabolic, epigenetic and topological alterations and demonstrates that they can drive oncogenesis. Aberrant DNA methylation is common in many tumors and therefore epigenetic CTCF disruption may play a role in other cancers, but this has not been studied to date.
Prompted by my findings, recent advances in genome-wide characterization methods and newly available large-scale data, I now propose to systematically uncover the rules of regulation of DNA methylation at CTCF binding sites, and how its disruption in cancer leads to epigenetic heterogeneity and drives oncogenesis. To achieve that, we will develop new statistical models to systematically uncover the rules of regulation of DNA methylation at CTCF binding sites and its impact on topology (Aim 1); uncover mechanisms of epigenetic topological alterations and their role in cancer (Aim 2); and develop computational tools to study intratumor epigenetic heterogeneity to investigate the interplay between different subclones (Aim 3). Taken together, this research program will facilitate a systematic understanding of epigenetic topological alterations and their role in cancer. These are critical goals for the field in order to understand the events that drive cancer, to discover new biomarkers, dependencies and therapeutic strategies, and to inform epigenetic and other personalized therapies.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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