PRMT8对结直肠癌肿瘤干细胞获得并维持干性的作用及机制研究

Cancer stem cells (CSCs) are deemed to be responsible for the initiation, recurrence and metastasis of colorectal cancer. Accumulated evidence indicates that epigenetic modifications, including post-translational modifications (PTMs) such as protein arginine methylation, are involved in the obtaining and maintaining of stemness by CSCs. Our previous data for the first time demonstrated that the protein arginine methyltransferases family member PRMT8 was over-expressed in CSC-enriched tumor sphere samples of some colon cancer cell lines. Therefore, this project is designed to obtain tumor spheres from colon cancer cell lines or primary colon cancer cells to establish colon CSC model, and over-express or knockdown PRMT8 to study the role of PRMT8 in obtaining and maintaining of stemness in colon CSCs by comparing the differences on colon CSC surface marker expression, colony formation ability and tumorigenicity in xenografts. Meanwhile, we intend to perform Co-immunoprecipitation (Co-IP) and GST pull-down and subsequent mass spectrometry analyses to identify the arginine methylation substrates and directly-interacting proteins of PRMT8 in colon CSC, and colocalize these proteins with PRMT8 by immunocytochemistry. This project aims to provide theory basis for designing anti-CSC drugs targeting PRMT8.

肿瘤干细胞（CSC）被认为是结直肠癌起始、复发转移的根源，而其维持“干性”的机制尚不明确。表观遗传调控可能在CSC获得及维持“干性”中发挥重要作用，其中包括蛋白精氨酸甲基化等蛋白质翻译后修饰。本课题组首次发现蛋白精氨酸甲基转移酶家族成员PRMT8在结直肠癌细胞富含CSC的克隆球中过表达。本项目拟以结肠癌细胞克隆球为CSC模型，进行PRMT8过表达或基因干涉，通过比较CSC表面分子表达、克隆形成能力、致瘤能力变化等手段分析PRMT8在结直肠癌中对CSC获得和维持干性的生物学作用；通过免疫共沉淀（Co-IP）和GST pull-down技术及质谱分析筛选出PRMT8在CSC中的精氨酸甲基化底物蛋白及直接作用蛋白，选出关键下游蛋白，通过细胞免疫荧光鉴定PRMT8及上述蛋白在细胞中定位，推测PRMT8发挥作用的下游机制。本研究可阐明结直肠癌CSC的发生机制，为开发肠癌治疗的新药提供潜在靶点。

肿瘤干细胞（CSC）被认为是结直肠癌复发耐药的根源，表观遗传调控可能在CSC获得性耐药及维持“干性”中发挥重要作用。1）本课题组发现蛋白精氨酸甲基转移酶家族成员PRMT8在结直肠癌细胞富含CSC的克隆球中过表达；且PRMT8在肿瘤组织中高表达与较差的生存预后相关，拟继续完善其底物的鉴定及机制研究。2）非折叠蛋白反应（UPR）为一种肿瘤耐药相关的压力适应程序，我们发现UPR通路中的PERK分支的激活对于结肠癌细胞5-氟尿嘧啶耐药（5-Fu）是必须的；从基因层面抑制或者采用药物抑制PERK及其下游因子能显著增加肠癌细胞对5-Fu的敏感性；PERK抑制剂在小鼠体内能与5-Fu协同作用抑制结肠癌细胞生长。3）我们同时发现，增强子RNA（eRNAs）在耐药的肿瘤细胞中被大量改变；以乳腺癌内分泌耐药细胞为模型，分析了耐药细胞中eRNA景观的变化，发现部分差异表达的eRNAs与已知耐药调节因子（FOXA1和/或ERα）的结合位点无重叠，提示这些eRNAs与未知的耐药机制相关；我们通过生物信息学手段分析出了最可能的转录调节因子并拟进行功能验证。本研究从多层面揭示肿瘤治疗耐药的发生机制，为开发逆转耐药的抗肿瘤新药提供潜在靶点。