蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5參與泌尿系統(tǒng)腫瘤發(fā)病的機制及其相關治療研究進展

郭晨明，王星，趙磊，周逢海

1甘肅中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，蘭州 730000；2甘肅省人民醫(yī)院泌尿外科

表觀遺傳學已成為腫瘤研究的熱點領域之一。蛋白質(zhì)精氨酸甲基化修飾通過RNA剪切、DNA轉(zhuǎn)錄、DNA損傷修復（DDR）、調(diào)控信號通路轉(zhuǎn)導、細胞周期、高爾基體修復及核糖體合成等過程，廣泛參與細胞增殖、分化、凋亡及腫瘤形成等過程［1-2］。蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（PRMT）主要通過翻譯后修飾底物蛋白參與生命過程的調(diào)控，以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作為甲基供體，通過PRMT的催化作用將SAM的甲基轉(zhuǎn)移至目的蛋白精氨酸胍基氮分子上。精氨酸甲基化有3種方式，分別為精氨酸單甲基化、不對稱精氨酸二甲基化和對稱精氨酸二甲基化。根據(jù)催化方式不同，PRMT可分為三種類型。Ⅰ型PRMT包 括PRMT1、PRMT2、PRMT3、PRMT4、PRMT6、PRMT8，催化產(chǎn)生精氨酸單甲基化、不對稱精氨酸二甲基化；Ⅱ型PRMT包括PRMT5、PRMT9，催化產(chǎn)生精氨酸單甲基化、對稱精氨酸二甲基化；Ⅲ型為PRMT7，僅催化產(chǎn)生精氨酸單甲基化［3］。PRMT5是重要的Ⅱ型PRMT，可通過甲基化組蛋白精氨酸殘基激活或抑制基因表達［4］。PRMT5還可通過催化其他多種蛋白質(zhì)的甲基化來調(diào)節(jié)細胞進程，包括p53、Kruppel樣因子4、DEAD-box家族螺旋酶5、核因子κB（NF-κB）等［5-8］。PRMT5已被證實在肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤等多種腫瘤中高表達［9-13］，提示其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。但針對PRMT5在泌尿系統(tǒng)腫瘤中作用的研究并不多見。現(xiàn)就PRMT5參與泌尿系統(tǒng)腫瘤（前列腺癌、膀胱癌、腎細胞癌）發(fā)病的機制及其相關治療研究進行綜述，為進一步了解PRMT5與泌尿系統(tǒng)腫瘤的關系提供理論基礎。

1 PRMT5參與前列腺癌發(fā)病的機制及其相關治療

1.1 PRMT5參與前列腺癌發(fā)病的機制前列腺癌是發(fā)病率最高的泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤。PRMT5在前列腺癌的DDR和雄激素受體（AR）信號轉(zhuǎn)導中發(fā)揮著關鍵作用。在前列腺癌細胞DDR中，PRMT5與pICln蛋白相互作用，作為參與同源重組、非同源末端連接和G2停滯的DDR基因（包括RAD51、BRCA1和BRCA2）的主要表觀遺傳激活劑，當DNA損傷時上調(diào)上述基因表達［14］。此外，PRMT5還調(diào)節(jié)與DDR相關的其他蛋白質(zhì)（如p53［5］、Kruppel樣因子4［15］和酪氨酰-DNA磷酸二酯酶1［16］）。然而，PRMT5在前列腺癌細胞DDR中的作用還有待明確。DENG等［17］研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5能夠激活前列腺癌細胞中AR的轉(zhuǎn)錄來促進前列腺癌細胞生長；PRMT5通過與Sp1相互作用被招募至AR啟動子周圍，并在AR基因的近端啟動子區(qū)域與依賴ATP的染色質(zhì)重構(gòu)因子Brg1形成復合物。BEKETOVA等［18］研究表明，敲除PRMT5基因可阻斷pICln蛋白與AR近端啟動子區(qū)域結(jié)合，說明PRMT5可將pICln蛋白招募到AR啟動子上來激活AR轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)，去勢抵抗性前列腺癌組織中，PRMT5、pICln蛋白表達與AR、AR剪切變異體7蛋白表達呈正相關。在具有不同AR再激活機制的去勢抵抗性前列腺癌細胞中，靶向PRMT5可抑制細胞增殖并下調(diào)AR、AR剪切變異體及AR靶基因的表達［19］。鑒于PRMT5在前列腺癌細胞AR信號轉(zhuǎn)導中的重要性，可以探索將PRMT5作為一種新的靶點用以治療去勢抵抗性前列腺癌。還有研究發(fā)現(xiàn)，前列腺癌細胞胞質(zhì)內(nèi)PRMT5表達能夠促進前列腺癌細胞生長，而細胞核內(nèi)的PRMT5能夠抑制前列腺癌細胞生長［20］，其具體機制尚不清楚。

1.2 PRMT5在前列腺癌治療中的應用眾所周知，前列腺癌的雄激素非依賴性生長與腫瘤細胞的神經(jīng)內(nèi)分泌分化（NED）有關。OWENS等［21］研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5可抑制輻射誘導的NED并使前列腺癌細胞對輻射敏感，其機制可能是在電離輻射誘導NED期間PRMT5、pICln蛋白或MEP50表達降低，提示靶向PRMT5有可能成為一種新的、有效的放射增敏方法。代亮［22］發(fā)現(xiàn)，PRMT5表達上調(diào)與前列腺癌發(fā)生多西他賽耐藥密切相關，其機制為PRMT5通過下游重要剪切因子SRSF1來調(diào)控Bcl-XL的表達，SRSF1高表達使得具有抗凋亡作用的Bcl-XL表達增高，從而使前列腺癌細胞處于抗凋亡與耐多西他賽的狀態(tài)。這提示PRMT5很有可能成為治療多西他賽耐藥前列腺癌的潛在靶點，該研究不但闡明了耐藥分子機制，而且為解決前列腺癌的多西他賽耐藥問題提供了理論依據(jù)。

2 PRMT5參與膀胱癌發(fā)病的機制及其相關治療

2.1 PRMT5參與膀胱癌發(fā)病的機制研究表明PRMT5在膀胱癌發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要生物學作用。TAN等［23］利用Oncomine（http：//www.oncomine.com）及癌癥和腫瘤基因圖譜數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn)，PRMT5在膀胱癌組織中表達上調(diào)。體外和體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，PRMT5在膀胱癌細胞中表達下調(diào)可抑制膀胱癌細胞的增殖和侵襲。此外，基因集富集分析表明，PRMT5敲除可導致膀胱癌細胞的細胞周期在G1/S期停滯、Akt失活及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白磷酸化。MA等［24］也通過癌癥和腫瘤基因圖譜數(shù)據(jù)庫和PCR檢測發(fā)現(xiàn)，PRMT5在膀胱癌組織和細胞中過度表達。ZHANG等［25］發(fā)現(xiàn)，PRMT5激活的c-Myc通過上調(diào)NF-κB通路活性促進膀胱癌的增殖和侵襲。體外研究發(fā)現(xiàn)，c-Myc低表達可減弱膀胱癌細胞的增殖和侵襲，使NF-κB通路失活。體內(nèi)研究表明，抑制PRMT5可以下調(diào)c-Myc的表達，從而抑制膀胱癌的進展，其潛在機制與NF-κB通路有關。胡國棟［26］的研究也顯示，PRMT5可激活膀胱癌細胞中的NF-κB通路，上調(diào)其靶基因凋亡抑制因子Bcl-XL和c-IAP1的表達。然而，PRMT5在膀胱癌發(fā)生發(fā)展中的具體機制還有待深入研究。

2.2 PRMT5在膀胱癌治療中的應用徐衛(wèi)東等［27］研究發(fā)現(xiàn)，膀胱癌組織中PRMT5高表達是預后不良的因素。結(jié)合膀胱癌組織的臨床病理參數(shù)分析，PRMT5高表達更傾向于分布在T3、T4期患者，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的膀胱癌患者預后更差。這提示PRMT5基因有可能成為膀胱癌的預后指標。上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在膀胱癌的侵襲轉(zhuǎn)移中起著關鍵作用。有學者［28］發(fā)現(xiàn)，circ-PRMT5在膀胱癌組織中高表達，與患者不良預后、腫瘤分期呈正相關。在膀胱癌細胞中敲低circ-PRMT5，可抑制腫瘤細胞遷移和侵襲。進一步研究發(fā)現(xiàn)，circ-PRMT5可結(jié)合并抑制miR-30c，使鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子1表達升高并促進EMT，這有望為膀胱癌的綜合診治提供新思路。最近研究顯示，熱休克因子1（HSF1）能驅(qū)動多樣化的轉(zhuǎn)錄組以促進腫瘤生長，有望成為腫瘤的治療靶點。HUANG等［29］發(fā)現(xiàn)，HSF1的表達與膀胱癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)、腫瘤分期和不良預后呈正相關。同時，HSF1可增強原發(fā)腫瘤細胞的EMT以啟動腫瘤轉(zhuǎn)移、淋巴結(jié)中腫瘤細胞增殖和巨噬細胞浸潤，繼而促進多步驟的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。HSF1可與PRMT5相互作用，共同誘導H3R2me1和H3R2me2s表達，招募WD重復域蛋白5/混合系白血病復合物以增加H3K4me3表達，導致淋巴增強因子1、基質(zhì)金屬蛋白酶9、CC趨化因子配體20和E2F轉(zhuǎn)錄因子2表達上調(diào)?？梢?，PRMT5高表達與膀胱癌總生存率降低有關，可能成為膀胱癌的治療靶點及預后指標。

3 PRMT5參與腎細胞癌發(fā)病的機制及其相關治療

3.1 PRMT5參與腎細胞癌發(fā)病的機制腎細胞癌是起源于腎小管上皮細胞的惡性腫瘤。腎透明細胞癌是最常見的腎臟惡性腫瘤，占腎細胞癌的75%～80%［30］。研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5通過保持甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1（SREBP1）的穩(wěn)定性，在腎透明細胞癌中具有促進脂質(zhì)去飽和及細胞增殖的作用［31］。ZHANG等［32］進一步發(fā)現(xiàn)，lncRNA LINC01138在腎透明細胞癌中高表達。LINC01138通過SREBP1介導的脂質(zhì)去飽和調(diào)節(jié)腎透明細胞癌的生長。LINC01138可與PRMT5相互作用，增加SREBP1的精氨酸甲基化和蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，促進腎透明細胞癌中的脂質(zhì)去飽和及細胞增殖；抑制PRMT5后，LINC01138失去對腎透明細胞癌的促增殖作用。該研究明確LINC01138是腎透明細胞癌細胞代謝異常的調(diào)節(jié)因子，為腫瘤的代謝治療提供了潛在靶點。目前針對PRMT5在腎細胞癌發(fā)病中作用的研究較少，機制尚不清楚，有待進一步探索。

3.2 PRMT5在腎細胞癌治療中的應用鄒海斌［33］分析了PRMT5在腎細胞癌組織中表達與腎細胞癌臨床參數(shù)、病理參數(shù)及預后的關系，并探討了PRMT5作為評估腎細胞癌進展程度和預后指標的可行性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PRMT5表達水平與腎細胞癌最大直徑、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關，與預后呈負相關。該研究有望為腎細胞癌預后評估提供新的參考。肉瘤樣分化是腎細胞癌高度侵襲性的病理特征，此類患者預后極差。XU等［34］利用來自大規(guī)模、全球、多中心測序的腎細胞癌樣本，首次證明MTAP/CDKN2A缺陷與腎細胞癌肉瘤樣分化顯著相關，同時發(fā)現(xiàn)免疫療法或合成致死性PRMT5抑制劑可能成為MTAP/CDKN2AMUT腎細胞癌患者的治療新選擇，該發(fā)現(xiàn)為腎細胞癌靶向治療提供了新思路。

總之，PRMT5可參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、調(diào)控細胞信號轉(zhuǎn)導、影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性并能夠調(diào)節(jié)細胞增殖與分化，與泌尿系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。了解和掌握PRMT5與泌尿系統(tǒng)腫瘤的關系有助于充分認識泌尿系統(tǒng)腫瘤內(nèi)在的發(fā)生機制，尋找有效治療靶點，開發(fā)新的治療藥物和治療方法。但PRMT5與泌尿系統(tǒng)腫瘤的相關研究仍處于早期階段，目前尚未總結(jié)出PRMT5在不同泌尿系統(tǒng)腫瘤中發(fā)揮作用的公認機制。此外，PRMT5自身會發(fā)生哪些翻譯后修飾，這些修飾對PRMT5功能發(fā)揮是否有影響，又有哪些相關信號通路參與其中，這些問題尚未解決。未來可進一步研究以PRMT5為中心的位點特異性復合物，探討PRMT5與其他轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳調(diào)節(jié)因子的關系，為PRMT5在泌尿系統(tǒng)腫瘤中的表觀遺傳作用及其機制相關研究提供新的線索。