PRMT5蛋白亚细胞定位迁移在口腔黏膜癌前病变演进中的作用及机制研究

PRMT5 , a type Ⅱ protein arginine methyltransferase, can regulate gene transcription and protein function through catalyzing the arginine methylation of histones and nonhistone proteins. In our preliminary studies, the overexpression and differential subcellular localization of PRMT5 in oral leukoplakia and oral cancer tissues indicated that the subcellular localization of PRMT5 might be related to the development of oral precancerous lesion. However, the associated role of PRMT5 is still unkonwn. Our further study found that PRMT5 could promote the epithelial-mesenchymal transition (EMT) via binding to the p65 subunit of NF-κB. Then, we hypothesize that in the development of oral precancerous lesion, PRMT5 protein might gather in the nucleus at early stage, and then translocate to the cytoplasm. During the carcinogenetic process, PRMT5 could methylate different cytoplasmic and nuclear proteins, and regulate gene transcription, which consequently accelerate the malignant transformation of epithelial cells. Therefore, by means of in vivo,in vitro and clinical study, we set out to investigate the expression pattern and the subcellular localization of PRMT5 in the development of oral precancerous lesion. Furthermore, we try to examine the effect of subcellular translocation of PRMT5 on cell biological behaviors and related mechanisms, and try to determine the interrupting effect on the development of oral precancerous lesion when targeting PRMT5. All those results would give new insights into the mechanisms and provide novel therapeutic target molecules for the carcinogenesis of oral precancerous lesions.

PRMT5是Ⅱ型蛋白质精氨酸甲基转移酶，可催化组蛋白和非组蛋白的精氨酸甲基化，从而调控基因转录表达和蛋白功能。我们前期研究发现，在口腔白斑与口腔癌组织中PRMT5表达增加且出现亚细胞定位差异，提示PRMT5亚细胞定位迁移与口腔癌前病变演进相关，然而，其作用仍未明确。进一步研究发现，PRMT5可结合NF-κB p65亚单位、促进细胞上皮-间质转化。因此，我们提出以下假设: 在口腔癌前病变演进过程中PRMT5早期在胞核聚集，然后转移至胞浆；PRMT5可通过甲基化胞核、胞浆不同蛋白而调控基因转录表达，促进上皮细胞恶性转化。为此，本项目拟通过体内外、临床研究等多层面分析PRMT5在口腔癌前病变演进中的表达规律和亚细胞定位特点；明确PRMT5亚细胞定位迁移对细胞生物学行为的影响及作用机制；探究以PRMT5为靶点对口腔癌前病变演进的干预作用。旨在为阐明口腔癌前病变癌变机制提供新的重要证据和防治新靶点。

PRMT5是Ⅱ型蛋白质精氨酸甲基转移酶，可催化组蛋白和非组蛋白的精氨酸甲基化，从而调控基因转录表达和蛋白功能。本项目检测了口腔异常增生和鳞癌（OSCC）组织中PRMT5的表达，进行了一系列体内和体外试验，以探讨PRMT5在OSCC中的功能和机制。结果发现PRMT5在异常增生和癌组织中过表达，并与淋巴结转移和较差的患者生存率相关。敲低PRMT5抑制OSCC细胞在体外和体内的恶性表型。PRMT5特异性抑制剂在4NQO诱导的舌癌发生发展模型中抑制了癌前病损和癌组织的形成，在舌原位异种移植模型中阻止了淋巴结转移，并在皮下异种移植模型和患者衍生肿瘤异种移植（PDX）模型中抑制了肿瘤的发展。进一步机制研究发现，PRMT5催化的H3R2me2s通过募集WDR5促进Twist1启动子区域中H3K4me3的富集，并随后激活Twist1的转录。进一步实验表明，在OSCC细胞中过表达Twist1消除了PRMT5抑制剂诱导的细胞侵袭抑制。本研究阐明抑制PRMT5表达可减少H3K4me3介导的Twist1转录并阻抑HNSCC的癌变和转移。此外，我们研究发现：（1）高表达的CD133、Nanog和Oct-4能够分别预测头颈鳞癌患者的不良总体生存率。（2）CCL18 可诱导口腔鳞癌细胞发生上皮-间充质转换，并在分子和功能上获得干细胞特性。（3）I类组蛋白去乙酰化酶抑制剂和mTORC1/C2抑制剂联合通过抑制SOX2抑制OSCC的癌变和复发。（4）二甲双胍和4SC202通过协同促进ΔNp63泛素化和降解来促进OSCC细胞凋亡，并协同通过抑制STAT3/TWIST1通路抑制OSCC细胞的侵袭和迁移能力。（5）唾液外泌体miR-24-3p是OSCC潜在的新型诊断生物标志物，miR-24-3p可以通过靶向PER1促进OSCC细胞的增殖。（6）SESN1可调控头颈鳞状细胞癌增殖及转移。本课题的研究成果不仅为阐明口腔潜在恶性疾患的发生与癌变机制提供新的重要证据，而且为口腔潜在恶性疾患及口腔癌的早期防治提供新的治疗理念和策略，从而阻断其恶变进程，具有重要的理论价值与临床应用前景。