LSD1调控Notch3甲基化修饰在肝癌干细胞自我更新中的作用及分子机制

It has been proposed that cancer stem cells(CSCs) are responsible for tumor progression, recurrence and metastasis. Our study has shown that histone demethylase LSD1 (KDM1A/AOF2) were not only as a prognostic indicator in liver cancer but also involved in liver cancer stem cells self-renewal. Furthermore, we also found that silencing of LSD1 decreased Notch3 expression and affect it's nuclear localization, but the mechanism is not understood. In this study, we will explore the mechanisms of LSD1 regulates Notch3 methylation, as well as the role of Notch3 methylation in liver CSCs self-renewal. These results will help to clarify a completely new mechanism was based on the Notch signaling pathway to regulates of CSCs self-renewal, and develop small molecular compounds or inhibitors of liver cancer stem cells, which will construct a theoretical.foundation and experimental support for the development and screening effects.

肿瘤干细胞（CSCs）是肿瘤发生、演进、复发以及转移的根源。本项目前期研究表明，组蛋白去甲基化酶LSD1(KDM1A/AOF2)不但在肝癌中可作为预后的指标，而且参与肝癌干细胞的自我更新。进一步的研究发现，在肝癌干细胞中干扰LSD1的表达，导致Notch3的表达水平降低和改变其在细胞内的核定位。然而，LSD1调节Notch3的具体机制尚不清楚。因此，本项目拟在前期研究的工作基础上，研究LSD1调节Notch3甲基化的调控机制，以及Notch3甲基化在肝癌干细胞自我更新中的分子作用机制。该研究成果将有助于阐明一项全新的基于Notch信号通路调节肿瘤干细胞自我更新的机制，而且为开发和筛选作用于肝癌干细胞的小分子化合物或抑制剂奠定理论基础和实验支撑。

肝癌中的肿瘤干细胞是肝癌复发及预后差的根源，但其调控的内在和外在分子机制还有待进一步研究。本项目在前期建立的肝癌干细胞分选模型之上，研究发现LSD1在肝癌干细胞和肝癌组织中异常高表达。在肝癌干细胞中，干扰LSD1或采用LSD1酶活性抑制剂可显著抑制肝癌干细胞的自我更新及肿瘤的形成能力；而在非肝癌干细胞中过表达LSD1可显著促进自我更新、肿瘤形成及干性指标的表达。发现维持肝癌干细胞自我更新重要的去乙酰化酶-SIRT1可抑制LSD1蛋白乙酰化修饰及泛素蛋白酶体降解，而Notch3信号通路可转录激活SIRT1的表达；同时可促进肝癌干细胞的对称分裂抑制其非对称分裂，且LSD1在Notch3通路调控肝癌干细胞自我更新中具有重要作用。进一步研究发现肿瘤成纤维细胞可激活Notch3信号促进肝癌干细胞干性特征的维持，高表达CAF/Notch3/LSD1肝癌患者预后差。同时，进一步发现，低乙酰化状态的LSD1可抑制Notch信号通路的重要组成分子-SOX9蛋白K141发生甲基化修饰，维持其细胞核定位抑制蛋白泛素化降解，促进肝癌干细胞自我更新及肿瘤的形成。本项目的研究成果为寻找特异性靶向肝癌干细胞治疗肝癌提供了坚实的理论基础和数据支撑，具有重要的临床价值。