hARAP4调控雄激素受体介导的基因转录及其在前列腺癌中的作用和机制

Prostate cancer (PCa) is a leading cause of male cancer-related death in the world, and the morbidity of PCa is increasing rapidly in China these years. Androgen deprivation therapy is always manifested drug resistant, resulting in incurable castration resistant prostate cancer (CRPC). During the progression of prostate cancer, androgen receptor (AR) signaling is still active and plays a critical role in the development of PCa. The regulation of AR-mediated transactivation by coregulators is one of the main mechanisms for the development of PCa. Here we identified an E3 ligase hARAP4, which mainly participates in propagating DNA damage signals, had function in enhancing AR-mediated transactivation. Knockdown of hARAP4 was shown to inhibit the growth and migration of 22Rv1 prostate cancer cells. It was also shown that the transactivation of AR variants (AR-Vs) was upregulated by hARAP4. AR-Vs have been shown to be related to CRPC. This result implied an extra important role of hARAP4 in CRPC. In this study, we are aiming at illuminating the epigenetic mechanism of the regulation of AR-mediated transactivation by hARAP4 and its role in PCa development in three contexts, which are molecular and cellular, animal model and clinical specimens. It is expected to provide theoretical basis and new treatment target for PCa.

前列腺癌是世界男性患肿瘤致死的主要因素，我国近年来的发病率有升高趋势，其治疗难点是去势抵抗。雄激素受体（androgen receptor，AR）在前列腺癌发生发展各阶段发挥重要的作用，而辅转录调节因子对AR介导基因转录的调控是主要机制之一。hARAP4作为E3泛素连接酶主要参与DNA损伤信号。我们在前期工作中发现hARAP4显著上调AR介导的基因转录，其缺失明显抑制前列腺癌细胞22Rv1的增殖和迁移能力，并且其在前列腺癌组织中表达水平明显升高。另外，hARAP4对与去势抵抗前列腺癌进展密切相关的AR突变体（AR variants，AR-Vs）介导的基因转录也存在明显的上调作用，提示其也在去势抵抗中发挥作用。本项目旨在从分子细胞、动物模型和临床样本三个角度阐明hARAP4调控AR介导基因转录的表观遗传学机制，分析其在前列腺癌发生发展中的作用机制，可望为治疗前列腺癌提供理论依据和新靶点。

前列腺癌为流行性位居世界第二位的男性恶性肿瘤。然而前列腺癌的病因和病程进展机制仍未完全研究清楚。去势抵抗性前列腺癌（castration-resistant prostate cancer, CRPC）为治疗的难题。前列腺癌的进展始终依赖雄激素受体（androgen receptor, AR）的信号。AR与配体结合后而激活进入细胞核，与相应的辅转录调节因子形成复合物，结合到AR靶基因的调控序列（AREs）上调控下游靶基因的转录，调节前列腺癌的发生发展。因此，鉴定和解析AR的新辅转录因子在探究前列腺癌的发生发展机制具有重要的指导作用，并有望为研发治疗前列腺癌新方法提供研究基础。. 在本项目资助下，我们在原有工作基础上通过双报告基因检测实验进一步验证了hARAP4促进AR和AR突变体的反式激活活性。realtime PCR方法验证了hARAP4在前列腺癌细胞内上调AR某些靶基因的表达，证实了hARAP4促进AR介导的基因转录。我们通过confocal和co-IP方法证实了hARAP4与AR和AR突变体在哺乳动物细胞中存在共定位和互作。接着，我们通过ChIP, ChIP re-IP和co-IP等实验深入探讨了hARAP4调控AR介导基因转录的表观遗传学机制，hARAP4与AR形成复合物促进AR与ARE的结合，在ARE区hARAP4促进组蛋白H2A和H2B泛素化，与MOF催化的H4K16乙酰化交互对话，进而促进AR下游靶基因的表达。进一步，我们通过克隆形成、荷瘤小鼠和transwell等实验验证了沉默hARAP4抑制前列腺癌细胞的增殖和侵袭迁移能力。另外，通过免疫组化方法和基于癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）数据库的大数据分析，我们发现hARAP4在前列腺癌中呈高表达，且随病程进展其表达升高；hARAP4在前列腺癌中与AR存在明显正相关，hARAP4高表达的患者生存率低于低表达的患者。. 综上所述，我们发现了新的AR辅激活因子hARAP4，并阐明了hARAP4增强AR介导基因转录的表观遗传学机制，且我们进一步在体内体外明确了hARAP4对前列腺癌进展的促进作用。这些结果补充了前列腺癌中AR信号的调控机制，为以hARAP4作为前列腺癌潜在的治疗靶点提供了理论依据。