SETD2通过整合EZH2和AMPK信号通路来限制前列腺癌的转移.docxVIP

SETD2通过整合EZH2和AMPK信号通路来限制前列腺癌的转移 导读 前列腺癌（PCa）仍然是全世界男性癌症死亡的主要原因。局部肿瘤患者预后良好，而转移患者5年生存期下降至30%。晚期PCa的标准治疗包括雄激素剥夺疗法，该方法能在最初抑制肿瘤，但是在去雄难治性前列腺癌(CRPC) 中复发。基因组和转录组学分析的顶点发现致癌基因和肿瘤抑制基因的改变，例如AR、PTEN、TP53以及RB1，以及异常活化的关键信号通路是PCa转移的驱动因子。组蛋白甲基转移酶（HMTs）和去甲基化酶导致PCa转移。HMT EZH2能够修饰抑制性的H3K27me3，使细胞获得侵袭性的特征。研究者发现H3K36组蛋白二甲基化转移酶WHSC1能够与Pten协同作用驱动PCa的转移。在哺乳动物中，SETD2是催化H3K36me3的主要甲基转移酶。SETD2介导的H3K36me3的水平与EZH2催化的H3K27me3的水平成反比。然而，尚不清楚这两种酶活性是否在分子上有关联。在本研究中研究者发现SETD2通过其底物EZH2延迟前列腺癌（PCa）转移，SETD2甲基化EZH2，从而促进EZH2降解。SETD2缺失会引起Polycomb抑制的染色质状态，进而使细胞能够获得转移性状。相反，携带无法甲基化的EZH2突变体或者与EZH2结合缺陷的SETD2突变体的小鼠会产生转移性PCa。此外，研究人员发现二甲双胍刺激的AMPK信号会影响FOXO3来刺激SETD2表达。总之，这些结果表明SETD2-EZH2信号轴整合了代谢和表观遗传信号，进而限制PCa的转移。 实验设计 结果 1???SETD2对PCa具有重要的临床和功能意义 ? 为了确定SETD2在PCa中的重要性，研究者比较了代表惰性肿瘤Pten-/-小鼠和转移PCa的Pten-/-; Trp53-/-小鼠前列腺裂解液中H3K36me3/SETD2以及H3K27me3/EZH2的水平，结果发现H3K27me3和EZH2的水平与小鼠肿瘤进展正相关，并且在转移肿瘤中的表达水平高于惰性肿瘤（图1A）。重要的是，SETD2/H3K36me3以及EZH2/H3K27me3在小鼠前列腺组织中是互斥的（图1A）。因此研究者致力于确定PCa中SETD2的临床相关性。qRT-PCR的实验证实SETD2在前列腺肿瘤中的表达降低。公共数据集分析发现SETD2在CRPC和NEPC中的表达进一步降低，侵袭性的PCa亚型倾向于转移。此外，研究者发现SETD2 mRNA水平与疾病复发负相关。为了拓展这一结果，研究者利用SETD2抗体在肿瘤组织芯片上进行了IHC染色，如图1B，SETD2低表达的患者具有更短的无复发生存期。具有较高格林森分数（GS）的患者SETD2的表达降低（图1C）。多变量分析也发现SETD2负载预后价值，不依赖于前列腺特异的抗原水平和GS值。总之，这些结果表明SETD2在限制PCa进程中的作用。 ? 研究者接下来进行了类器官实验以确定SETD2的功能是否是细胞自发的方式。研究者从2个月大Pten-/-小鼠中分离得到管腔细胞，并且在Pten缺失类器官中利用病毒稳转的shRNA敲除SETD2。结果发现Setd2沉默提高了类器官形成的能力（图1D、E）。在Setd2不足的类器官中Ki67+增殖细胞，而不是CD8+管腔细胞或者P63+基底细胞，频率升高（图1F）。由于SETD2的表达在转移肿瘤中下调，研究者通过dCas9- GCN4-调节的CRISPR活化在Pten-/-; Trp53-/-类器官中过表达SETD2（图1G）。结果发现SETD2的表达使这一致死亚型类器官的形成受损（图1H）。这些结果表明SETD2在PCa中非常重要。 ? 图1.?SETD2对PCa具有重要的临床和功能意义。（A）对小鼠前列腺裂解液中指定蛋白进行免疫印迹分析；（B）基于TMA中SETD2的表达进行IHC染色和Kaplan-Meier复发分析；（C）在TMA中依据GS值对SETD2的IHC分值分类；（D）对两个月大Pten-/-小鼠前列腺产生类器官中的SETD2进行IB分析；（E）对类器官形成的效率和到校进行成像和定量；（F）对特定部位进行免疫染色；（G）在两个月大Pten-/-; Trp53-/-类器官中过表达SETD2进行IB分析。（H）两个月大Pten-/-; Trp53-/-类器官中过表达SETD2进行类器官形成效率和大小的成像和定量分析； ? 2? ?Setd2与Pten协同缺失导致PCa转移 ? 为了证实Setd2在体内的功能，Setd2floxed/floxed小鼠与前列腺上皮Probasin-Cre Setd2的小鼠交配。病理组织分析发现Setd2-/-动物畸形生长或者多灶性低级别前列腺瘤变(LGPIN)。Setd2-/-小鼠源系PIN病变