组蛋白甲基转移酶GLP参与肿瘤细胞代谢重编程调控的机制研究

Compared with normal cells, cancer cells are characterized by abnormal metabolism. Recent researches have shown that histone modification can modulate cancer metabolism, as well as metabolites can also regulate the occurrence and development of tumors by modulating histone modifications, meanwhile it suggest that there is a close relationship between abnormal metabolism, histone modifications and tumorigenesis. However, very little is known about histone-modifying enzymes specifically regulate which metabolic pathways and metabolites, as well as how this metabolites regulate the function of histone-modifying enzymes in cancer cells. This study intends to start with histone methyltransferase GLP, we will analyze the metabolic changes of cancer cells by regulating the expression of GLP gene and find out the significant metabolic markers and pathways, then explore the effects on the cellular localization and the enrichment degree of GLP in response to metabolic markers-level changes, then make further efforts to reveal mechanism of histone methyltransferase GLP in regulation of cancer metabolic reprogramming to provide new ideas and targets for cancer therapy.

肿瘤细胞区别于正常细胞的一个重要特征是代谢异常。近期研究发现，组蛋白修饰能够调控肿瘤代谢，代谢物又能够调节组蛋白修饰从而调控肿瘤发生发展，表明了代谢异常、组蛋白修饰和肿瘤发生发展间有着密切的联系。然而，在肿瘤细胞中，组蛋白修饰酶具体调节哪些代谢通路和代谢物，以及此代谢物又如何调控组蛋白修饰酶的功能，我们还知之甚少。本研究从组蛋白甲基转移酶GLP着手，通过对GLP基因调控来分析肿瘤细胞代谢物的变化，找出变化显著的代谢通路及代谢标记物，并探讨干预代谢标记物的水平对GLP细胞内定位、富集程度的影响，深入研究GLP参与肿瘤代谢重编程的具体机制，为肿瘤治疗提供新思路、新靶点。

癌症，也叫恶性肿瘤，是一大类可影响身体任何部位的恶性疾病。相比于正常细胞，肿瘤细胞的显著特征之一是代谢异常，而且于肿瘤的发生发展有着密切的关系。组蛋白修饰作为表观遗传中重要的调控机制之一，发生异常将导致染色质结构与基因表达发生变化，引起肿瘤的发生或促进肿瘤的发展。最近研究表明，组蛋白修饰能够调控肿瘤代谢，代谢物又能够调节组蛋白修饰，从而调控肿瘤发生发展，表明了代谢异常、组蛋白修饰和肿瘤发生发展之间有着密不可分的联系。本项目拟从组蛋白甲基转移酶GLP（G9a-like protein）着手，通过对GLP基因调控来分析肿瘤细胞代谢物的变化，找出变化显著的代谢通路及代谢标记物，并探讨干预代谢标记物的水平是否影响组蛋白修饰酶GLP的功能，着重探讨表观遗传调控与肿瘤细胞代谢重编程的相互关系和具体机制，为肿瘤治疗提供新思路和新靶点，为新型抗癌药物的开发提供潜在的科学理论依据和实验依据。.首先，我们制备了GLP敲低的HeLa细胞系，利用基于核磁共振的代谢组学办法测得代谢物的核磁共振谱图，结合多变量统计学分析找出了变化明显的代谢标记物甘油磷酸胆碱（glycerophosphocholine，GPC）和胆碱（choline）。RNA测序结果告诉我们，在GLP敲低的HeLa细胞系里，转化GPC生成choline的代谢通路酶GPCPD1的表达显著降低，印证了choline的合成通路受GLP的调控。当我们在HeLa和HCT116细胞系里处理choline或者GPC时，发现肿瘤细胞的转移和侵袭能力明显增强，而且仅在GPC处理时GPCPD1的表达显著增加。后续，我们通过ChIP-Seq发现了，GPC处理后在GPCPD1的启动子区域H3K9me1修饰和GLP的富集水平显著提高，并且用免疫共沉淀方法发现GPC处理时，GLP会招募转录因子KLF5共同参与调控GPCPD1的表达。.总体而言，我们的研究揭示了在GPC的刺激下，GLP招募转录因子KLF5，共同募集到GPCPD1启动子区域，提升在此区域H3K9me1修饰的富集，激活GPCPD1的表达，促进肿瘤细胞转移和侵袭的新机制，表明GLP可以作为转移性和侵袭性肿瘤的治疗靶标