008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798380347693
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30567389
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aLoh,  Zoe  Nathania.
■24510▼aNuclear  PTEN  Regulates  Thymidylate  Biosynthesis  and  Cellular  Sensitivity  to  Antifolate  Treatment▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bDuke  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(193  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Chen,  Ming.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Duke  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aMetabolic  reprogramming  contributes  to  tumorigenesis  and  holds  significant  promise  for  cancer  therapy.  The  PTEN  tumor  suppressor  governs  a  variety  of  biological  processes,  including  metabolism,  by  acting  on  distinct  molecular  targets  in  different  subcellular  compartments.  In  the  cytoplasm,  PTEN  regulates  a  plethora  of  metabolic  processes  through  antagonizing  the  PI3K/AKT/mTORC1  pathway.  However,  the  metabolic  regulation  of  PTEN  in  the  nucleus  remain  undefined.  Using  a  gain-of-function  approach  to  examine  the  metabolic  consequences  of  PTEN  targeted  to  different  sub-cellular  compartments  in  human  prostate  cancer  cell  lines,  we  reveal  a  nuclear  function  for  PTEN  in  controlling  de  novo  thymidylate  biosynthesis  and  may  also  open  novel  therapeutic  avenues  for  targeting  nuclear-excluded  PTEN  prostate  cancer  cells  with  anti-folate  cancer  treatment.  The  first  four  chapters  of  this  dissertation  are  introductory  information  that  outlines  the  role  of  PTEN  in  cancer,  the  importance  of  metabolic  compartmentalization,  the  fundamentals  of  pyrimidine  biosynthesis  pathways,  and  the  novelty  of  anti-folate  cancer  treatments.  Chapter  1  explains  the  role  of  PTEN  as  a  tumor  suppressor  and  continues  on  to  discuss  its  role  at  the  cell  membrane  as  a  metabolic  regulator.  The  gap  in  knowledge  in  the  field  is  understanding  the  role  nuclear  PTEN  plays  as  a  metabolic  regulator.  This  is  important  as  nuclear  PTEN  has  been  shown  to  be  associated  with  more  aggressive  cancer  phenotypes.  Chapter  2  focuses  on  the  background  of  metabolic  compartmentalization  and  how,  by  strategically  placing  genes  and  metabolites  spatiotemporally,  the  cell  is  able  to  execute  key  molecular  mechanisms  more  efficiently.  In  this  chapter,  we  highlight  where  the  current  field  is  with  metabolic  compartmentalization,  the  advantages  of  compartmentalization  and  how  utilization  of  this  knowledge  can  be  used  for  definitive  therapeutics.  Chapter  3  focuses  on  pyrimidine  biosynthesis  and  thymidylate  biosynthesis.  Thymidylate  is  synthesized  de  novo  by  thymidylate  synthase  (TYMS),  with  the  enzymes  dihydrofolate  reductase  (DHFR)  and  methylenetetrahydrofolate  dehydrogenase  1  (MTHFD1)  or  serine  hydroxymethyltransferase  (SHMT)  which  are  required  to  regenerate  5,  10-methylenetetrahydrofolate.  MTHFD1  is  the  primary  source  of  5,10-methylenetetrhydrofolate  generation,  and  therefore  its  proper  function  in  the  nucleus  ensures  the  functioning  of  de  novo  thymidylate  biosynthesis.  Using  Mass-Spectrometry,  we  discovered  that  MTHFD1  is  a  top  candidate  protein  interacting  with  PTEN  in  human  prostate  cancer  cells.  This  is  the  key  focus  of  this  paper  and  will  be  important  background  for  Chapter  7  and  8  which  delve  into  the  thymidylate  pathway  and  the  potential  role  of  nuclear  PTEN.  A  deeper  understanding  of  nuclear  PTEN's  regulation  of  MTHFD1  may,  in  turn,  open  new  therapeutic  avenues  for  anti-folate  cancer  treatment  tailored  to  PTEN  sub-cellular  localization.  This  brings  us  to  Chapter  4,  which  focuses  on  the  current  market  of  anti-folate  treatment  and  the  importance  of  precision  medicine  and  combinatorial  treatment.  Chapter  5  is  the  start  of  our  project,  it  is  the  basis  of  the  remainder  chapters  and  what  allowed  us  to  elucidate  the  importance  of  nuclear  PTEN.  To  explore  the  role  of  PTEN  as  not  just  a  tumor  suppressor,  but  as  a  metabolic  regulator,  we  first  sought  to  generate  overexpression  cell  lines  with  PTEN  localized  to  various  subcellular  compartments.  As  explained  in  chapter  1  and  2,  we  discuss  how  in  the  cytosol  inactive  PTEN  can  be  recruited  to  the  plasma  membrane  where  it  functions  as  a  lipid  phosphatase  to  suppress  the  activation  of  the  proto-oncogenic  phosphoinositide  3-kinase  (PI3K)-AKT-mTOR  signaling  pathway.  In  the  nucleus,  PTEN  acts  to  induce  cell  cycle  arrest  and  maintain  genomic  stability.  However,  the  role  of  PTEN  in  metabolism  is  incompletely  understood.  It  is  clearly  understood  that  each  subcellular  compartment  harbors  specific  metabolic  activities  and  PTEN  is  present  in  different  subcellular  locations  where  it  performs  distinct  functions  acting  on  specific  effectors.  To  explore  this,  we  used  a  gain-of-function  approach  to  examine  the  metabolic  consequences  of  PTEN  targeted  to  different  sub-cellular  compartments.  Plasmids  were  generated  using  site-directed  mutagenesis  and  PCR.  We  used  the  vector  pTRIPZ,  which  is  an  inducible  TET-ON  system.  This  was  necessary  as  overexpression  of  a  tumor  suppressor  in  cancer  cell  lines,  if  left  permanently  on,  leads  to  slow  cell  growth  and  expulsion  of  the  plasmid  by  inherent  cancer  cell  mechanisms.  We  generated  a  vector  plasmid,  which  was  used  as  the  baseline  for  all  experiments,  a  wildtype  PTEN  plasmid,  which  was  "normal"  PTEN  and  PTEN  had  the  ability  to  localize  to  the  membrane  or  nucleus  as  it  pleased,  a  cytoplasmic  membrane  plasmid,  which  localized  PTEN  permanently  to  the  membrane,  nuclear  PTEN,  which  localized  PTEN  permanently  to  the  nucleus,  and  mutant  C124S  PTEN,  which  generates  a  catalytically  silent  PTEN  variant  preventing  its  role  at  the  membrane  and  its  involvement  in  the  PI3K-AKT-mTOR  pathway.  All  of  the  plasmids  were  transfected  as  a  lentivirus  into  PC3  and  C4-2  prostate  cancer  cells.  Both  cell  lines  are.  (Abstract  shortened  by  ProQuest).
■590    ▼aSchool  code:  0066.
■650  4▼aPathology.
■650  4▼aBiochemistry.
■650  4▼aMolecular  biology.
■653    ▼aMetabolic  comparmentalization
■653    ▼aMetabolic  regulation
■653    ▼aPyrimidine  biosynthesis
■653    ▼aThymidylate  biosynthesis
■653    ▼aTumor  suppressor
■690    ▼a0571
■690    ▼a0487
■690    ▼a0307
■71020▼aDuke  University▼bPathology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-03B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0066
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16933912▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
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