转录因子BTF3促进去势抵抗性前列腺癌恶性生长的分子机制研究

Castration resistant prostate cancer (CRPC) is lack of effective treatment and is associated with high mortality, thus exploring the impact of driver alterations that contribute to the progression of CRPC is of great significance in developing molecular targeted therapy. Our preliminary results revealed that knockdown of transcription factor BTF3 effectively resulted in attenuated proliferation, migration and invasion potential as well as enhanced apoptosis of CRPC PC-3 cells. Our further studies showed that down-regulation of BTF3 resulted in G2 / M arrest , DNA damage and downregulated the expression of DNA damage sensor ATM. In addition, our analysis of the prostate cancer database revealed a positive correlation between the expression of BTF3 and estrogen receptor alpha (ERα). Furthermore, knockdown of BTF3 sensitized PC-3 cells, but not ERα negative DU145 cells, to ERαinhibitor Tamoxifen. Built upon these findings, we hypothesized that BTF3 may promote the malignant growth of CRPC cells through regulating DNA damage repair or ERα signaling pathway. To test this hypothesis, we proposed to use ChIP-Seq in combined with RNA-Seq analyses to identify potential transcriptional target genes of BTF3 and their associated signaling pathway in PC-3 cells, Meanwhile we will employ tissue array newly made with clinical samples and xenograft mouse models of CRPC samples to validate the underlying molecular mechanism of how transcription factor BTF3 promotes the malignant growth of CRPC. This project will provide novel insights to the design of molecular targeted therapy in the treatment of CRPC.

去势抵抗性前列腺癌（CRPC）缺乏有效治疗方案且致死率高，探寻影响CRPC发生发展的关键异变基因对分子靶向治疗意义重大。申请人前期发现，敲低转录因子BTF3可有效抑制CRPC细胞PC-3增殖、迁移及侵袭能力并促进凋亡。进一步研究发现，下调BTF3导致G2／M期阻滞、DNA断裂及其损伤应激蛋白ATM表达减少；前列腺癌数据库中BTF3与雌激素受体ERα表达显著正相关，敲低BTF3增加PC-3细胞对ERα抑制剂他莫昔芬的敏感性，而对ERα阴性DU145细胞并无影响。由此推测，BTF3可能通过调控DNA损伤修复或ERα信号通路促进CRPC细胞恶性生长。基于此，本项目拟通过ChIP-Seq结合RNA-Seq，深入发掘PC-3细胞中BTF3转录调控的关键靶基因及信号通路，并结合CRPC组织芯片和小鼠移植瘤模型，阐明并验证转录因子BTF3促进CRPC恶性生长的分子机制，为临床靶向治疗CRPC提供新思路。

前列腺癌是老年男性常见的恶性肿瘤之一，其发病隐匿，早期无特异性表现，在我国约60%的患者确诊时已伴随远处转移并失去早期手术治愈的机会，因此严重威胁广大男性的生命健康。转录因子3（Basic Transcription Factor 3, BTF3）在前列腺癌中呈现较高的表达水平，提示BTF3在前列腺癌中可能作为一个癌基因发挥作用，但BTF3在前列腺肿瘤发生发展中的分子作用机制尚不清楚。本项目中，我们通过体外细胞系模型和小鼠移植瘤模型实验证明，BTF3在前列腺癌细胞中具有促癌的生物学功能。进一步结合转录组学测序（RNA-seq）和生物信息学分析（GSEA、KEGG等）从分子作用机制上探究发现，BTF3可能参与前列腺癌中DNA复制和损伤修复。我们发现，敲低BTF3基因导致DNA复制和损伤修复过程中的重要复制因子C（Replication Factor C , RFC）基因表达下降，从而抑制DNA复制，降低DNA损伤修复能力，增加G2/M期阻滞。值得一提的是，虽然BTF3的两种剪接异构体BTF3a和BTF3b均能促进前列腺癌细胞的生长，但只有过表达BTF3b时，RFC1-5的表达才会升高，我们通过双荧光素酶报告基因实验及染色质免疫共沉淀实验证明，BTF3b结合在RFC1-5的启动子上，促进其转录表达，而BTF3a并无此调控功能。而且敲低RFC家族成员中的RFC3的表达可显著抑制过表达BTF3b所带来的细胞生长优势和DNA损伤修复优势，从而更加明确BTF3b通过调控RFCs以调控DNA复制及DNA损伤修复功能，最终促进前列腺癌发生与发展。非常重要的是，我们的这项研究还发现，高表达BTF3的前列腺癌细胞，在进行顺铂药物治疗时，可显著诱导顺铂-DNA加合物的大量累积，从而使前列腺癌细胞在体外细胞系或体内移植瘤小鼠模型中均表现出对顺铂治疗更加敏感和有效。此项研究充分证明，BTF3通过转录上调复制因子C（RFC），提高DNA复制和损伤修复能力，从而促进前列腺肿瘤的进展。这项研究不仅阐明了BTF3在前列腺癌中的潜在致癌作用机制，而且发现了BTF3高表达作为一种预测前列腺癌对顺铂敏感性标志物的潜力，可以为顺铂治疗或基于BTF3新作用机制的治疗方法筛选合适的前列腺癌患者开展精准治疗提供理论依据。