组蛋白去甲基化酶KDM5B在胃癌化疗耐药中的调控及其作用机制研究

Cancer cells are featured by genomic instability and simultaneous resistance to various DNA damage-inducing treatments，indicating the deregulated DNA damage response in carcinogenesis. In the preliminary investigations for this application, we found in cisplatin-resistant gastric cancer cells, H3K4 methylation was reduced while KDM5B, the major enzyme to demethylate H3K4, was upregulated. Inhibition of KDM5B significantly reversed the resistance to cisplatin. Interestingly, HSP90 was important to protect KDM5B from ubiquination-proteasome degradation. Inhibition of HSP90 reduced the expression of XRCC1 and KDM5B and significantly increased the sensitivity of gastric cancer cells to cisplatin. Thus, we proposed that HSP90 promotes drug resistance by stabilizing KDM5B to reduce H3K4 methyaltion and recruit XRCC1 from polβ to repair DNA damage. To approve it, we will identify the relevant E3 ligase for polβ, XRCC1 and KDM5B, explore the influence of H3K4 methylation on the recruitment of XRCC1 to damaged DNA. By doing so, we hope we could clarify the role and regulation of KDM5B in DNA damage response and chemoresistance development.

化疗耐药是导致肿瘤临床治疗失败的主要原因。DNA损伤修复异常是导致耐药的重要机制，但具体调控机制以及相应策略目前知之甚少。在预实验中，我们发现H3K4甲基化水平在耐药胃癌细胞中下降，抑制H3K4甲基化水平后，可诱导胃癌细胞发生耐药；去甲基化酶KDM5B可去甲基化H3K4，促使XRCC1参与DNA修复；在耐药细胞中, KDM5B被HSP90保护而免受SCF E3连接酶介导的蛋白降解。因此，我们认为HSP90可能通过干扰KDM5B的蛋白降解而维持KDM5B的高表达水平，从而促使H3K4发生去甲基化，招募XRCC1参与DNA修复，最终导致化疗耐药。我们将在本项目中解析KDM5B等蛋白的表达调控机制，阐明KDM5B及其相关分子在DNA损伤修复和胃癌耐药中的作用及其机制，探索靶向干扰HSP90以及KDM5B等分子以抑制或逆转胃癌化疗耐药的可能性，从而为发展有效的肿瘤治疗策略提供新的思路和科学依据。

在中国，胃癌仍然是最常见的癌症死亡原因之一。对胃癌的发病机制和发展机制的认识日益受到人们的重视，以寻求有效的治疗和预防策略。本研究探讨了KDM5B在胃癌增殖、化疗耐药和缺氧适应中的分子机制，并制定了有效的胃癌治疗策略。1. 首先，分析KDM5B的临床预后，检测KDM5B在细胞株和临床标本中的表达，以确定KDM5B在胃癌中的高表达。KDM5B基因敲除或化学抑制抑制了胃癌细胞的生长。RNA测序和富集分析提示KDM5B抑制引起胃癌细胞周期阻滞，通过流式细胞术和周期相关基因表达检测证实。CHIP实验表明，KDM5B抑制促进H3K4三甲基化，激活P21转录导致细胞周期阻滞，抑制胃癌细胞增殖。2. 构建胃癌顺铂耐药细胞株，确定H3K4三甲基化状态与胃癌顺铂耐药的相关性。顺铂联合KDM5B抑制逆转了耐药和XRCC1参与DNA损伤修复的状态。此外，通过质谱和免疫共沉淀发现HSP90是KDM5B的伴侣蛋白，对KDM5B的泛素化降解具有保护作用。因此，在动物实验中联合靶向KDM5B或HSP90是逆转胃癌顺铂耐药的有效策略。3.我们发现在低氧条件下胃癌中KDM5B表达上调。KDM5B基因敲除或化学抑制抑制了适应缺氧的GC细胞的生长。有趣的是，KDM5B在缺氧反应中的上调与KDM5B的苏木化相关。苏木化通过竞争性减少泛素化的修饰稳定KDM5B蛋白。此外， PIAS4被确定为SUMO E3连接酶，在缺氧条件下增加了与KDM5B的相互作用。抑制KDM5B可导致HIF-1α蛋白及靶基因在缺氧条件下显著下调。因此，联合靶向KDM5B可显著提高体内抗血管生成治疗的抗肿瘤疗效。