融合基因TTTY15-USP9Y在前列腺癌进展中的机制研究

There are remarkable racial disparities in the incidence and development of prostate cancer, however the underlying mechanism is poorly understood. TMPRSS2-ERG gene fusion, presented in 50-80% of prostate cancer in European and American men, is a specific marker for early diagnosis and a promising therapeutic target. We previously found that the incidence of TMPRSS2-ERG fusion in Chinese prostate cancer patients is much lower than their counterparts in Europe and the United States. However, we discovered a novel TTTY15-USP9Y gene fusion as the first specific biomarker in Chinese prostate cancer patients. Subsequent clinical studies confirmed that urine TTTY15-USP9Y is an ideal early diagnostic marker in Chinese patients. Our previous study indicated that TTTY15-USP9Y may be chimeric RNA fusion formed by cis-splicing mechanism, which resulted in increased expression of USP9Y. We also observed that USP9Y bind to GSK-3β and affect its expression. Based on these preliminary data, this project aims at integrating techniques in molecular biology, cell biology and bioinformatics to elucidate the mechanism of TTTY15-USP9Y fusion formation, understand its function and clinical implications, analyze its mechanism for promoting prostate cancer progression, and discover effective therapeutic targets for fusion-positive prostate cancer in Chinese population.

前列腺癌的发生、发展存在明显的种族差异，但分子机制知之甚少。TMPRSS2-ERG融合基因存在于50-80%的欧美人群前列腺癌，是特异性的早期诊断指标和治疗靶点。申请人发现TMPRSS2-ERG在中国人群前列腺癌中的发生率远低于欧美人群，但发现首个中国人群特异性的新型融合基因TTTY15-USP9Y，并进行临床研究证实尿液TTTY15-USP9Y是中国人群理想的早期诊断标志物。申请人预实验数据表明：TTTY15-USP9Y可能是通过cis-Splicing的机制形成的嵌合RNA，融合后USP9Y的蛋白表达量明显上升，USP9Y与GSK-3β结合并影响其表达。本项目在此基础上，综合运用分子生物学、细胞生物学和生物信息学手段，阐明融合基因TTTY15-USP9Y形成的机制，研究其功能和临床意义，解析其促进前列腺癌进展的分子生物学机制，寻找融合基因阳性前列腺癌的有效治疗靶点。

前列腺癌的发生、发展存在明显的种族差异，但其分子机制目前尚未明确。TMPRSS2-ERG融合基因存在于50-80%的欧美人群前列腺癌，是特异性的早期诊断指标和治疗靶点，但该融合基因在中国人群前列腺癌中的发生率远低于欧美人群。我们前期研究数据表明：TTTY15-USP9Y可能是通过cis-Splicing的机制形成的嵌合RNA，融合后USP9Y的蛋白表达量明显上升，USP9Y与GSK-3β结合并影响其表达。本项目在此基础上，从以下三方面阐明融合基因TTTY15-USP9Y形成的机制及其功能和临床意义：1）通过qPCR、southern blot和高通量测序等技术研究融合基因 TTTY15-USP9Y 形成的机制；2）通过分子生物学技术探究融合基因 TTTY15-USP9Y 的功能和临床意义；3）通过酵母双杂交、CoIP、GST pulldown、双分子荧光技术揭示融合基因 TTTY15-USP9Y 促进前列腺癌进展的分子生物学机制。本研究发现TTTY15-USP9Y的表达量在各种前列腺癌细胞系中相比正常前列腺上皮细胞均有显著上升。利用全基因组测序和转录组测序，在前列腺癌肿瘤组织样本中验证了TTTY15和USP9Y存在DNA层面的融合。证明了嵌合RNA形成的trans-splicing机制。TTTY15-USP9Y表达的高低和临床指标以及随访指标有关，TTTY15-USP9Y表达高的患者的临床指标和预后总体偏差。本研究确定了USP9Y可在蛋白水平与GSK-3β直接结合。基于序列比对、通路富集分析的生物信息学方法识别下游关键信号通路，并通过泛素化/去泛素化处理、报告基因检测系统、小分子抑制剂等分子生物学工具开展实验，证明USP9Y与GSK-3β结合后发挥去泛素化作用，稳定后者蛋白表达。