FoxM1精氨酸甲基化和稳定性的调控机制及其在GBM间质转化中的作用

Mesenchymal glioblastoma multiform (MES GBM) is the most malignant brain tumor.It is suggested that GBM Mesenchymal transition might be driven by constitutive activation and overexpression of FoxM1. However, the mechanism of FoxM1 activation and overexpression remains to be clarified. Based on previous studies, it is proposed that Arginine methytransferase CARM1 and Glycogen synthase kinase GSK3β might synergically regulate FoxM1 transcriptional activity and stability. Therefore, in this project, the sites of R-methylation by CARM1 and S/T-phosphorylation by GSK3β at FoxM1 will first be investigated using Co-IP, Pulldown, methylation assay or kinase assay in vitro, site-directed mutation,and so on. Subsequently,the effect of R-methylated FoxM1 (FoxM1Rme) on its stability will be determined. Finally, we will analyse the roles of FoxM1Rme in growth of GSCs and MES transition.This project will focus on uncovering the novel mechanism of FoxM1 activation and stability and exploring the roles of FoxM1 in GBM MES transition.The results from this project might provide the new strategy for drugs devolopment to target GBM.

间质型多形性胶质母细胞瘤（GBM）是最恶性的脑胶质瘤。前期研究表明 FoxM1持续激活和高表达可能驱动了GBM间质型转化。然而，FoxM1在GBM中持续激活、高表达的机制尚不清楚。基于前期研究，我们推测精氨酸甲基转移酶（CARM1）和糖原合成酶激酶（GSK3β）可能协同调控了FoxM1的转录和稳定性。因此，本项目拟通过免疫共沉淀、Pulldown、体外甲基化或激酶实验、点突变等技术首先明确CARM1介导FoxM1发生精氨酸甲基化的位点，然后探究GSK3β调控FoxM1稳定性的磷酸化位点；在此基础上进一步研究精氨酸甲基化修饰的FoxM1对其稳定性的影响。最后通过体内外实验分析FoxM1的精氨酸甲基化及稳定性对胶质瘤干细胞生长及间质型转化的影响。本项目旨在探明FoxM1转录激活及其稳定性的新机制，力求阐明FoxM1促GBM间质型转化的作用，研究结果将为进一步的靶向治疗研究提供理论依据。

GBM是最常见且致死性脑肿瘤，间质型(Mesenchymal, MES型)具有恶性程度高、预后差的特点。近来研究表明C/EBP、STAT3、 TAZ、EphA3等参与了脑胶质瘤MES型转化过程。FoxM1促进了GBM的恶性增殖、血管形成和侵袭等恶性行为，然而，其是否驱动GBM的间质转化尚不清楚。本项目探讨了FoxM1在GBM间质转化中的作用及其机制。主要研究内容包括：① 分析CARM1介导的FoxM1精氨酸甲基化及转录活性的影响；② 分析AKT/GSK3β途径和FoxM1精氨酸甲基化调控FoxM1蛋白质水平的稳定性；③ 分析FoxM1对GSC生长及MES表型的影响；④ 体内致瘤试验验证上述的研究结果。研究结果如下：① CARM1介导了FoxM1的精氨酸甲基化，从而调控了FoxM1转录活性及稳定性，明确了FoxM1关键的精氨酸甲基化位点为N端R15；② 人脑胶质瘤细胞株中 FoxM1、 ADAM17、间质表型标志物（FN、 N-ca、 vimentin、 YKL-40）、上皮表型标志物 E-ca的表达具有相关性，且FoxM1、ADAM17促进了人脑胶质瘤细胞间质转化；③ FoxM1通过结合ADAM17启动子区上游-960~-969和-1126-1135两个位点，转录调控其表达；④ FoxM1/ADAM17途径促进了人脑胶质瘤细胞间质转化；⑤ FoxM1/ADAM17激活了EGFR/GSK-3β通路，维持了FoxM1的稳定性，形成FoxM1/ADAM17/EGFR 正反馈作用环路；⑥ FoxM1通过促进PDGF-A表达和STAT3表达及活化驱动GSCs的自我更新和致瘤性。本项目通过体内一系列研究系统地阐明了FoxM1自身活化和稳定性维持的新机制，以及其下游作用的新途径，并发现其促进脑胶质瘤间质转化的新作用，较为全面地解释了FoxM1在脑胶质瘤发展中的作用，研究结果将为以FoxM1靶标的脑胶质瘤治疗提供临床前实验证据。