鸟嘌呤核苷酸合成酶（GMPS）促进肿瘤生长的表观遗传学机制研究

我们通过对大规模肿瘤表达谱芯片数据的挖掘，鉴定了一个在多种肿瘤中普遍上调表达的潜在癌基因-鸟嘌呤核苷酸合成酶（GMPS）。我们选用肝癌为研究模型，用RT-PCR和免疫组化的方法确证了GMPS在肝癌组织中的显著上调表达。并且发现GMPS在正常组织中定位在细胞质内，而肿瘤组织中则定位在细胞核内。削减GMPS的表达能显著抑制肿瘤细胞在体内和体外的生长，而超表达GMPS则能促进肿瘤细胞的体内和体外生长。特别有趣的是GMPS促进肿瘤生长的作用不依赖于其GMP合成酶的催化活性。进一步的研究表明GMPS可以和组蛋白的去泛素化酶HAUSP和BAP1相互作用，提示它具有核内转录辅助因子的作用，参与并促进组蛋白去泛素化复合体的组装，调控细胞有丝分裂期组蛋白H2A的去泛素化过程。本课题将深入研究GMPS的非催化酶活依赖性的促肿瘤生长的分子机制。并探讨其作为肿瘤诊断marker和药物设计靶点的可能性。

本研究基于对大规模肿瘤表达谱芯片数据的挖掘，鉴定了一个在肝癌等多种肿瘤中普遍上调表达的潜在癌基因 -鸟嘌呤核苷酸合成酶（ GMPS）。本研究以肝癌为模型，用 real-time PCR、Western Bolt和免疫组化的方法首先确证了其在肝癌组织中显著上调表达。免疫组化实验中 GMPS蛋白表达强度与肝癌临床病理参数的相关性分析表明，其表达强度与肝癌恶性化程度呈显著正相关，且 GMPS蛋白表达高的病人生存期短。体外细胞增殖、克隆形成实验及体内裸鼠皮下成瘤实验中，过表达 GMPS蛋白能促进肝癌细胞的体外、体内生长，重要的是，其促生长作用不依赖于催化酶活性；而消减细胞内源 GMPS表达则显著抑制肝癌细胞在体外、体内的生长。流式细胞检测实验结果表明，消减 GMPS表达造成肝癌细胞生长抑制的原因是导致细胞周期阻滞在有丝分裂期，并最终走向凋亡。这与以往研究报道的抑制 GMPS蛋白的催化酶活性所导致的 G1/S阻滞不同，提示 GMPS蛋白可能具有非酶活依赖性的调控细胞有丝分裂的新功能。.. 为了寻找消减 GMPS表达造成细胞有丝分裂期阻滞的原因，本研究用细胞免疫荧光实验观察比较消减组与对照组有丝分裂期细胞的区别。瞬时消减细胞内源 GMPS表达后，有丝分裂期染色体无法整齐排列在纺锤体中央赤道板上，从而激活纺锤体装配检验点，细胞有丝分裂阻滞在前中期。造成染色体异常排列的根本原因是，消减 GMPS表达后染色体动粒与纺锤体微管的连接变弱。 GMPS蛋白对于有丝分裂期建立正确的动粒 -微管连接、染色体的正常排列和分离是必需的。有丝分裂期动粒-微管连接异常是导致染色体不稳定性的主要因素，鉴于 GMPS蛋白对动粒 -微管连接的重要调控作用，研究进一步考察了过表达 GMPS蛋白对肝癌染色体不稳定性的影响。结果表明，在永生化肝细胞中稳定过表达 GMPS可增加有丝分裂期染色体排列及分离异常的比例，并显著提高细胞非整倍体的比例。此外，消减细胞内源 GMPS表达能特异的增强肝癌细胞对微管解聚类药物 VCR的敏感性，而对微管聚合类药物 Taxol的敏感性具有较弱的抑制作用。.. 本研究揭示了 GMPS表达水平与肝癌临床病理特征的相关性，提示其作为肿瘤诊断分子标志物的可能。首次发现了这个代谢酶具有调控细胞有丝分裂进程的功能，初步探讨了其作为抗肿瘤药物设计靶点的可能性，并为与临床药物联用提供了新