UHRF1抑制TIMP家族基因转录及促进乳腺癌转移的研究

Matrix metalloproteinases (MMPs) are often overexpressed in breast tumors and related to cancer invasion and metastasis. MMPs activity can be inhibited by the inhibitors of matrix metalloproteinases (TIMPs)..Our pre-experiments demonstrated that UHRF1 suppressed transcription of TIMPs by directly binding to CCAAT box on the promoter of TIMPs, increased MMPs expression and promoted lung metastasis. In the following experiments, we will find the role of UHRF1 and its transcriptional complex in regulating expression of TIMPs, DNA methylation and histone modification on the promoter of TIMPs, disclose the relationship between UHRF1 and characteristics of breast cancer patients, including survival rate, tumor size, status of axillary lymph node, ER, PR, Her-2 and menopause, etc. We will find the other potential signaling pathway regulated by UHRF1..These are the first studies to our knowledge to describe that UHRF1 determines breast cancer metastasis through regulating expression of TIMPs. Detecting the status of UHRF1 expression in patients may help to identify the onset of breast cancer metastasis. The elucidation of the role of UHRF1 may help develop new strategies to inhibit or prevent breast cancer metastasis.

MMP家族与乳腺癌转移密切相关，TIMP家族能够特异性抑制MMP家族的活性,从而抑制乳腺癌转移。本课题预实验发现UHRF1能够特异性结合于TIMP家族4个基因启动子上并抑制它们的转录，进而提高MMP家族蛋白水平并促进乳腺癌的肺转移。本课题拟深入揭示UHRF1调控TIMP家族基因转录、促进乳腺癌转移的机制，找出UHRF1及其转录复合物在TIMP家族基因启动子上的精确作用位点及其对DNA甲基化、组蛋白密码的影响；探索UHRF1与TIMP、MMP家族表达、乳腺癌转移、病人生存率等指标之间的临床规律；发现UHRF1促进乳腺癌转移的其它可能分子途径。.本课题有助于分析转录因子与DNA之间的相互作用以及组蛋白密码对基因转录的影响，属于生命科学研究中的前沿领域；有助于全面揭示UHRF1促进乳腺癌转移的分子机制；有助于发现乳腺癌转移过程中新的分子靶点，对于指导临床治疗乳腺癌具有实际的应用价值。

三阴性乳腺癌是一种进展快，预后差的乳腺癌，其发生发展机制仍有众多问题尚未解决。本研究中，我们通过对亲本三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231及其衍生的高转移细胞MDA-MB-231HM进行基因组学对比分析，发现转录因子UHRF1在高转移细胞MDA-MB-231HM细胞呈现高表达。进一步研究发现UHRF1在乳腺癌组织中的表达明显高于正常组织中的表达，通过Kaplan-Meier plotter 分析发现高表达UHRF1的患者的无病生存时间相比于低表达UHRF1的患者的无病时间减少。通过体外细胞功能学实验以及裸鼠动物模型，均证实过表达UHRF1能显著促进三阴性乳腺癌转移能力；而沉默UHRF1可以抑制三阴性乳腺癌的转移能力。采用ChIP-sequencing技术发现UHRF1能够结合于TIMP1，TIMP2的启动子上；进一步的研究发现，UHRF1会结合到TIMP1，TIMP2基因的启动子上并抑制它们的转录与功能，UHRF1调控TIMP1，TIMP2的转录能力远大于对TIMP3，TIMP4的作用。UHRF1通过抑制TIMP家族的表达从而影响到下游通路MMP家族的活性，最终促进乳腺癌转移。. 本研究还发现KLF17为UHRF1下游调控的一个靶基因，在临床标本中， UHRF1与KLF17的表达呈负相关。细胞实验中发现UHRF1负向调控KLF17表达，下调UHRF1细胞后进一步下调KLF17能够逆转sh-UHRF1引起的细胞增殖能力降低；同时Transwell实验证明下调KLF17能够逆转sh-UHRF1导致的迁移能力下降。这些实验说明UHRF1促进细胞增殖能力是通过下调KLF17表达实现的。进一步实验发现UHRF1下调KLF17的表达可以通过增加其启动子区的CpG 岛甲基化实现。. 本研究首次发现并证实，UHRF1是促进乳腺癌发生发展的重要因子，UHRF1可以通过调控TIMP家族的表达从而影响到下游通路MMP家族的活性，最终促进乳腺癌转移；UHRF1也可通过调控KLF17的表达从而影响到乳腺癌细胞增殖和迁移。