lncRNA PCAT14募集组蛋白甲基转移酶复合物PRC2调控ANXA2抑制前列腺癌骨转移的分子机制的研究

The bone metastasis of prostate cancer (PCa) stands the main cause of the bad prognosis of PCa patients. long non-coding RNA (lncRNA) plays a vital role during carcinogenesis by acting as a scaffold, recruiting protein complexes to regulate its target genes. Our previous study systematically screened prostate cancer Gleason score associated lncRNAs, and identified PCAT14 as a prostate lineage- and cancer- specific lncRNA, which significantly represses the migration and invasion of prostate cancer cell lines. However, its underlying mechanism remains unclear. In our preliminary study, we demonstrated that PCAT14 and histone methyltransferase complex PRC2 could inhibit the expression of PCa bone metastasis associated protein ANXA2, and RNA Immunoprecipitation assay demonstrated the direct binding of PCAT14 and SUZ12, a core component of PRC2. Based on above findings, we hypothesized that PCAT14 recruits PRC2 to the gene locus of ANXA2 to regulate its transcription, and to inhibit the invasion and bone marrow colonization of prostate cancer cells. Our current project will testify the hypothesis by Chromatin Immunoprecipitation, etc., and further explore its downstream signaling pathways, elaborating the molecular mechanism of PCAT14-ANXA2 axis in PCa bone metastasis. Finally, our project will utilize animal experiments to evaluate the value of PCAT14 as a therapeutic target in the treatment of PCa bone metastasis.

前列腺癌（PCa）骨转移是影响前列腺癌患者预后的首要因素。长链非编码RNA（lncRNA）通过分子支架作用募集蛋白复合体调控靶基因是其参与肿瘤发生的重要机制之一。本课题的前期研究系统筛选出了前列腺组织和肿瘤特异性表达的lncRNA PCAT14，并证实PCAT14可显著抑制PCa细胞的侵袭、迁移，而机制不明。进一步的预实验发现PCAT14和组蛋白甲基转移酶复合物PRC2可负向调控PCa骨转移相关蛋白ANXA2，RIP实验证实PCAT14与PRC2核心组分SUZ12蛋白直接结合。因此，我们猜想PCAT14可募集PRC2至ANXA2基因位点，表观遗传沉默其转录，抑制PCa细胞的侵袭和骨髓定植。本课题将通过ChIP等分子生物学实验证实上述假说，进一步探究其下游信号通路，阐述PCAT14-ANXA2轴抑制PCa骨转移的分子机制，并利用动物实验评估PCAT14抑制PCa骨转移的药用价值。

随着PSA筛查的普及，近十年来我国前列腺癌的检出率急速增长，造成了对前列腺癌的过度诊断与过度治疗，因此，亟需可靠的新型分子标志物用于前列腺癌患者的鉴别诊断和风险评估。首先，本研究应用泛癌种高通量测序数据筛选并验证出PCAT14是一种前列腺癌组织和肿瘤特异性表达的lncRNA，PCAT14几乎仅在前列腺组织和睾丸组织中有表达，且PCAT14的表达水平与前列腺癌Gleason评分显著相关。我们进一步在多个大样本量前列腺癌的临床随访数据库中验证了PCAT14在前列腺癌中的诊断和预后价值，发现PCAT14在前列腺癌中显著高表达，且高表达的PCAT14与患者好的无生化复发生存率、无疾病进展生存率和无远处转移生存率均显著相关。同时，为了拓展其临床应用，我们合作设计并验证出一种新型RNA探针，该探针能够在石蜡包埋切片中高灵敏性和高特异性的进行PCAT14的原位杂交染色，为前列腺的分子标志物研究提供了新的可靠的靶点，具备较高的临床应用前景。我们通过体外实验和动物实验验证了PCAT14在前列腺癌中的抑癌作用，其中我们应用CRISPR-dcas9基因编辑技术进行PCAT14的内源性高表达，更真实的模拟了PCAT14在细胞内的真实分布；应用反义寡核苷酸（Antisense Oligonucleotide, ASO）进行胞核分布的PCAT14的基因敲除实验，为小分子靶向抑制剂ASO类药物的研发提供了理论支持和潜在的药物靶点。最后，我们通过大数据分析并生物验证了PCAT14与前列腺癌相关基因ANXA2的负向调控，并进一步应用RNA免疫共沉积和染色质免疫共沉积等实验可靠阐明了PCAT14作为大分子支架直接结合PRC2核心组分蛋白SUZ12，募集甲基转移酶复合体PRC2至ANXA2启动子区域并介导其甲基化，从而负向调控ANXA2、抑制前列腺癌细胞侵袭的分子作用网络。我们的发现进一步丰富了大分子lncRNA发挥分子支架作用募集组蛋白修饰复合体调控靶基因的理论体系，PCAT14的高度前列腺癌特异性表达特点使其有望成为未来前列腺癌小分子靶向药物的作用靶点。