蛋白精氨酸甲基转移酶PRMT7 促进乳腺癌细胞转移机制的基因组水平研究

Protein arginine methyltransferase 7 (PRMT7) can repress gene transcription by catalyzing histone H4 arginine-3 symmetrical dimethylation (H4R3me2s）, which has been implicated in DNA damage repair, RNA splicing, and embryonic stem cell pluripotency maintenance. However, the mechanisms of PRMT7 involvement in cancer are still unclear. Our previous studies found that PRMT7 could promote breast cancer cell distant metastasis in vivo, indicating that PRMT7 is closely associated with breast cancer metastasis process. In this study, breast cancer metastasis model was constructed by overexpressing PRMT7 in MCF7 cell line. Then the ChIP-seq and expression microarrays will be used to explore the PRMT7 target genes that undergo H4R3me2s changing during breast cancer cells metastasis. Additionally, on the basis of the bioinformatics analysis, combined with GST pull-down, mass spectrometry and co-immunoprecipitation techniques, the regulatory complex components of H4R3me2s catalyzed by PRMT7 will be identified. This study will clarify the mechanisms of PRMT7 in promoting metastasis of breast cancer cells, and will provide some clues and foundation for further research.

PRMT7是蛋白精氨酸甲基化酶，能够催化组蛋白H4R3位点发生对称性二甲基化（H4R3me2s），进而导致相关基因沉默，与胚胎干细胞多潜能性的维持等功能有关；但是有关PRMT7在癌症中的作用及机制还不清楚。我们的前期工作发现，在小鼠模型中，过表达PRMT7的乳腺癌细胞MCF7肺转移能力显著增强，说明PRMT7与乳腺癌转移进程密切相关。本项目拟在前期工作的基础上,运用ChIP-seq技术和表达谱芯片技术在过表达PRMT7的MCF7细胞乳腺癌转移模型中，筛选出PRMT7通过介导H4R3me2s修饰参与调控的靶基因。通过生物信息学分析，并结合GST pull-down、质谱以及免疫共沉淀等技术，鉴定出PRMT7催化H4R3me2s修饰的调控复合物组分。通过以上研究，阐明PRMT7促进乳腺癌细胞转移的作用及机制，为乳腺癌的诊断与治疗提供新的思路和线索。

PRMT7是蛋白精氨酸甲基化酶，能够催化组蛋白H4R3位点发生对称性二甲基化（H4R3me2s），进而导致相关基因沉默，与胚胎干细胞多潜能性的维持等功能有关；但是有关PRMT7在癌症中的作用及机制还不清楚。我们的前期工作发现，在小鼠模型中，过表达PRMT7的乳腺癌细胞MCF7肺转移能力显著增强，说明PRMT7与乳腺癌转移进程密切相关。本项目在前期工作的基础上，采用过表达PRMT7的MCF10A细胞作为乳腺癌转移模型，首先运用表达谱芯片技术在基因组水平鉴定出在该模型下mRNA表达量发生变化的基因，并且对这些基因所处的细胞功能类别和参与细胞通路进行分析归类整理。其次，运用ChIP-seq测序技术对比分析MCF10A细胞系和MCF10A-PRMT7细胞系的H4R3Me2修饰富集程度，筛选出相比于MCF10A细胞系，在MCF10A-PRMT7细胞系中H4R3Me2修饰程度显著增强的序列，并对其序列特征进行分析；并结合GST pull-down、Co-IP以及western blot等技术，确定转录因子YY1是PRMT7催化H4R3me2s修饰的调控复合物组分。最后联合mRNA基因表达谱芯片和ChIP-seq分析后结果，鉴定出在乳腺癌转移过程中，由PRMT7介导H4R3me2s修饰升高，并最终导致其mRNA表达量下降的基因，并对他们进行基因功能学分析，发现PRMT7可能通过影响维生素D代谢通路，导致乳腺癌的发生和转移。综上所述，本项目初步阐明了PRMT7诱导乳腺癌转移的机制，即PRMT7通过催化自身第531位的精氨酸发生甲基化，导致其精氨酸甲基转移酶活性增强，并使之与YY1结合能力增强，从而导致PRMT7下游靶基因启动子区域H4R3Me2水平升高，引起相关基因沉默，最终导致乳腺癌转移过程的发生，为乳腺癌的诊断与治疗提供新的思路和线索。