组蛋白甲基化酶SMYD3在调节卵巢癌种植转移中的作用

The detachment of cancer cells from the original lesion and formation of spheroids in ascites is the first step of implant metastasis of ovarian cancer. However the mechanism is largely unknown. By mimicking this process, using cell transition from 2D to 3D culture, we found that ovarian cancer spheroids showed decreased cell proliferation and enhanced adhesion and invasion. Our preliminary data indicated histone methyltransferase SMYD3 might be involved in this process and integrin family was one important target of SMYD3. This study intends to investigate the regulation mechanism of epigenetic plasticity in the first step of implant metastasis of ovarian cancer with a focus on the SMYD3–H3K4me3-integrin-downstream molecules pathway. Using techniques such as CRISPR, plasmid transfection, adhesion or invasion inhibition assays and ChIP assay, we will verify the effect of SMYD3 on phenotype transition of ovarian cells, determine the key molecule of integrin family and its downstream targets, prove SMYD3 being the key regulator of integrin and explore the regulation mechanism. The proposed pathway will be validated in human ovarian cancer ascites model in nude mice, ovarian cancer tissues and xenopatients models in severe combined immunodeficient mice (SCID) mice. This study will potentially advance our knowledge for determining new epigenetic targets to treat ovarian cancer implant metastasis.

卵巢癌细胞从原发灶脱落，在腹水中形成悬浮球体是发生种植转移的第一步,但迄今机制还有多处未明。本课题组前期研究发现在2D到3D培养的转换中，球体细胞增殖能力降低，但粘附侵袭能力增强，组蛋白甲基化酶SMYD3可能通过调控integrin基因家族参与调控这一过程。本研究拟围绕SMYD3-H3K4me3-integrin-下游相关分子 通路，探讨SMYD3介导的integrin基因组蛋白甲基化影响卵巢癌种植转移的分子机制。 计划在体外利用CRISPR、质粒转染、粘附和侵袭抑制试验、ChIP等技术，明确SMYD3对细胞表型改变的影响、确定integrin基因家族及其作用靶点、证明SMYD3 是integrin发挥功能的关键调控因素，并探索其调控机制；之后在裸鼠人卵巢癌腹水瘤模型、临床病人标本和SCID小鼠xenopatients模型中验证这一通路，为开发卵巢癌种植转移新的治疗靶点提供理论基础。

卵巢癌细胞从原发灶脱落,在腹水中形成悬浮球体是发生种植转移的第一步,但迄今机制还有多处未明。本课题主要围绕SMYD3-H3K4me3-integrin-下游相关分子通路,探讨SMYD3介导的integrin基因组蛋白甲基化影响卵巢癌种植转移的分子机制。我们首先通过3D培养模拟卵巢癌原发灶细胞脱落到腹水中形成球体的过程，在此过程中我们发现球体细胞的增殖能力降低但是侵袭粘附能力增强。同时我们发现组蛋白甲基化酶SMYD3在球体中升高并伴随着H3K4me3的表达升高。我们用瞬时转染siRNA,建立shSMYD3的稳转株以及用SMYD3的小分子抑制剂BCI－121 来降调SMYD3，导致球体的侵袭和黏附能力降低。通过基因表达芯片的筛选发现受SMYD3调控的下游靶基因是整合素Integrin 家族。利用integrin的抗体进行粘附和侵袭抑制试验发现ITGB6和ITGAM介导了这一过程，进一步在下调了SMYD3的细胞株中转染SMYD3、ITGB6、ITGAM 可以恢复球体的侵袭和黏附能力，而在下调了ITGB6和ITGAM的细胞转染SMYD3质粒不能恢复侵袭和转移，说明了SMYD3的作用必须通过ITGB6和ITGAM来介导。通过ChIP等技术,明确了SMYD3结合在ITGB6和ITGAM启动子区，使H3K4三甲基化，而这种结合在球体细胞中强于单层细胞。SMYD3 的表达和Integrin 介导的黏附能力的增加也在裸鼠卵巢癌腹水瘤和上皮性卵巢癌的腹水球体细胞中得到证实。利用慢病毒转染的方法在卵巢癌腹水瘤和一个PDX模型中下调SMYD3，抑制了肿瘤转移和腹水形成。在临床标本中我们也证实了腹水肿瘤细胞和原发灶相比SMYD3和ITGB6和ITGAM的升高。综上，我们的研究发现卵巢癌细胞从原发灶脱落形成腹水细胞球的过程由SMYD3调控，SMYD3促进球体细胞的黏附和侵袭，此过程由于使ITGB6和ITGAM的启动子H3K4三甲基化，导致ITGB6和ITGAM表达增加引起。本研究结果为开发卵巢癌种植转移新的治疗靶点提供理论基础。