一个新的含Rho-GAP结构域的Rho信号拮抗因子在食管癌中的表观遗传异常及参与癌变的分子机理研究

Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is prevalent among Chinese population in mainland China especially the Northern China (Henan) and Shantou areas. ESCC has a very low 5-year survival rate (~13-20%) with frequent metastases, with current therapies only effective to early cancer patients. Thus, molecular studies of ESCC tumorigenesis to develop better biomarkers for its early detection and specific therapy are urgently needed. Rho GTPases play a crucial role in cancer invasion and metastasis by regulating cytoskeletal and cell adhesion dynamics. Epigenetic disruption of Rho GTPases activates Rho signaling, thus contributes tumor progression, while few studies have been reported in ESCC. We previously developed a double restriction enzyme-based RRBS (dRRBS) which significantly improves the analysis coverage and accuracy of CpG. We further analyzed the CpG methylation profile of DNA methyltransferase double knock-out model, and identified a Rho GAP-containing gene, TUSCG2. This proposed proposal aims to investigate epigenetic disruption of TUSCG2 in tumorigenesis of ESCC, its tumor suppressive functions, the mechanism as Rho antagonist inhibiting ESCC metastasis and invasion, as well as its potential as early tumor marker. Through this proposed study, the TSG profile of Rho GTPase will be dispersed, and the understanding of tumor suppressive function of Rho family GTPase will be widened, which will highlight the importance of epigenetic alteration in tumorigenesis and develop potent tumor markers for ESCC early detection.

食管癌是常见的消化道肿瘤，我国是世界上食管癌高发地区之一。食管癌5年存活率很低 (~20％)，伴随淋巴结转移的更低。Rho GTPase在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中起着非常重要的作用，表观遗传异常调控的Rho GTPase可导致肿瘤中Rho信号通路的活化，但在食管癌中的报道不多。我们前期利用甲基化转移酶DNMT1和DNMT3A双knock out模型，采用改良的全基因组基于酶切消化的重亚硫酸盐 (dRRBS)测序筛选出新的Rho GAPase-TUSCG2。本项目拟全面阐明TUSCG2在食管癌中的表观遗传调控异常，作为新的抑癌基因的生物学功能、作为Rho信号的拮抗因子抑制肿瘤侵袭与转移的分子机理及其甲基化作为肿瘤早期诊断、预防的分子标志物研究。这将进一步完善定位于Rho GAPase家族成员甲基化修饰的抑癌基因谱，为Rho GAPase在ESCC肿瘤侵袭转移中的生物学功能提供新的实验证据。

食管癌是常见的消化道肿瘤，我国是世界上食管癌高发地区之一。食管癌的5年存活率很低 (~20％)，伴随淋巴结转移的更低。GTPase在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中起着非常重要的作用，表观遗传异常调控的Rho-Ras GTPase可导致肿瘤中Rho-Ras信号通路的活化，但在食管癌中的报道不多。RAS信号转导异常激活在Ras突变少的癌症中很常见，这表明可能存在除基因突变以外的失调节。我们确定了Ras GTPase激活基因SYNGAP/RASA5在多种肿瘤中甲基化/下调，这与其他RASA家族成员（RASA1-RASA4）不同，表明其SYNGAP/RASA5在肿瘤发生中的独特的功能。与其他RASA成员不同，RASA5突变很少见，而其启动子CpG甲基化在食管癌等多种肿瘤细胞和原发肿瘤中很常见，并且与患者的生存期很差。SYNGAP/RASA5表达抑制食管癌肿瘤细胞的迁移/侵袭和生长。小鼠移植瘤模型证实了SYNGAP/RASA5起着抑癌作用。RASA5抑制了RAS信号，取决于它的Ras GTPase激活蛋白催化活性，其抑癌作用可被致癌的HRas Q61L突变体抵消。SYNGAP/RASA5可增强Ras信号传导，以促进肿瘤细胞生长。SYNGAP/RASA5也可通过调节肌动蛋白重组来抑制上皮-间质转化。因此，导致RAS信号活跃的SYNGAP/RASA5的表观遗传失活与RasGAP驱动的人类肿瘤发生有关。这将进一步完善定位于GAPase家族成员甲基化修饰的抑癌基因谱，为GAPase在ESCC肿瘤侵袭转移中的生物学功能提供新的实验证据，有助于全面理解表观遗传修饰异常在肿瘤癌变过程中的重要作用，为发展肿瘤早期诊断、预防、治疗和预后分子诊断的提供重要实验依据。. 在此基础上，我们研究了多个在食管癌中受甲基化调控的抑癌基因如DLEC1, ZNF382, ZNF471等在肿瘤发生发展中发挥的生物学功能和分子机制。. 本项目按原计划顺利完成，受本项目资助，在iScience, Theranotics, Cell Death Dis等杂志共发表SCI论文6篇，参编全国高等医药教材建设研究会"十二五"规划教材“肿瘤学”第四章和“表观遗传学”第四十五章，参加国际国内学术会议7次，培养博士研究生2名，博士后1名。