PRMTs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用及機(jī)制*

沈昊，張玲，劉修恒

（1.武漢大學(xué)人民醫(yī)院 泌尿外科，湖北 武漢 430060；2.荊州市中心醫(yī)院 病理科，湖北 荊州 434020）

細(xì)胞的正常生長(zhǎng)依賴于控制細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂，以 及細(xì)胞分化、死亡多種基因的適當(dāng)調(diào)節(jié)和相互作用。研究表明[1]，染色質(zhì)修飾在調(diào)節(jié)細(xì)胞不同階段的生長(zhǎng)和分化過程中發(fā)揮著核心作用，其中染色質(zhì)的組蛋白修飾是基因轉(zhuǎn)錄、DNA 復(fù)制和修復(fù)等重要生物學(xué)過程的首要條件之一。組蛋白的N-端與DNA 接觸部分存在多種修飾方式，目前研究最多的是甲基化修飾。組蛋白的精氨酸甲基化修飾是染色質(zhì)最重要的修飾方式之一，與許多細(xì)胞生理過程有關(guān)，包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA 加工處理、DNA 重組和修復(fù)等[2]。蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（protein arginine methyltransferases, PRMTs）是催化這種反應(yīng)唯一的一類酶。PRMTs 具有催化多種細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)中特定精氨酸殘基甲基化的能力，通過將甲基從S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylme-thionine, SAM）轉(zhuǎn)移到目的蛋白質(zhì)精氨酸殘基的胍基氮分子上，使之發(fā)生甲基化，從而調(diào)控特定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能[3]。根據(jù)PRMTs 甲基化方式和蛋白序列的不同，PRMTs 的家族成員可以分為4種類型：Ⅰ型PRMTs（包括PRMT 1、2、3、4、6 和8）催化ω-NG 單甲基化和ω-NG、NG 不對(duì)稱雙甲基化，Ⅱ型PRMTs（包括PRMT5 和PRMT9）催化ω-NG 單甲基化和ω-NG、N’G 對(duì)稱雙甲基化，Ⅲ型PRMTs（包括PRMT7）只能催化單甲基化，Ⅳ型PRMTs 催化δ-NG 單甲基化（該酶的活性僅限于在酵母Rmt2 中）[3]。

PRMT5 又稱為Jak 結(jié)合蛋白1，是PRMTs 家族中最早鑒定出來的成員，其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用被研究得最為深入。該蛋白是POLLACK 等[4]在酵母雙雜交系統(tǒng)中研究Janus tyrosine kinase 2 在細(xì)胞信號(hào)中的作用時(shí)篩選出來的蛋白。PRMT5 在所有真核生物中普遍表達(dá)，其催化域結(jié)構(gòu)和功能從人類到細(xì)菌高度保守。PRMT5 具有許多重要的生理功能，例如核糖體和高爾基體的生物合成、細(xì)胞的增殖、凋亡和分化等[5]，能夠?qū)ΨQ性的雙甲基化某些蛋白質(zhì)底物的精氨酸殘基，包括染色質(zhì)的組蛋白、剪接體蛋白等[6]，在表觀遺傳學(xué)水平調(diào)控其他重要癌基因和抑癌基因的表達(dá)，如Cyclin D1、腫瘤抑制基因致瘤性抑制基因7（suppressor of tumorigenicity,ST7）、NM23、p53、PDCD4、E2F-1和E-cadherin等，參與多種細(xì)胞內(nèi)的生物過程，調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖、凋亡及侵襲轉(zhuǎn)移過程，以及多個(gè)主要信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。現(xiàn)就PRMT5 在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中的作用及其機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 PRMT5 的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

PRMT5 的結(jié)構(gòu)在自然界中高度保守，無論是線蟲、非洲爪蟾還是人，PRMT5 都含有位于N-端的三聚磷酸異構(gòu)酶（triosephophate isomerase, TIM）結(jié)構(gòu)域，位于中間的Rossmann 折疊，以及位于C-端的SAM結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域[7]。PRMT5 的N-端TIM 結(jié)構(gòu)域不僅可以與其他PRMT5 相互結(jié)合，形成PRMT5 的四聚體，而且可以與甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體蛋白50（Methylosome protein 50, MEP50）特異性結(jié)合。MEP50 是PRMT5 最常見的伴侶蛋白，與PRMT5 按1 ∶1 比例共同形成一個(gè)八聚體復(fù)合物，MEP50 可以增強(qiáng)PRMT5 對(duì)目的蛋白的選擇和識(shí)別能力，從而提高PRMT5 的甲基轉(zhuǎn)移酶活性[8]。PRMT5 作為表觀遺傳調(diào)節(jié)酶，通過與包括染色質(zhì)結(jié)合蛋白、細(xì)胞器結(jié)構(gòu)蛋白、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白、受體蛋白等多種細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵蛋白的相互作用，在維持細(xì)胞生長(zhǎng)、胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化等方面起著至關(guān)重要的作用，其異常表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切。

1.1 PRMT5 對(duì)組蛋白的甲基化作用

有研究發(fā)現(xiàn)[9]，PRMT5 通過與人SWI/SNF 染色質(zhì)重塑復(fù)合物的結(jié)合，形成PRMT5/SWI/SNF 復(fù)合物，通過對(duì)稱性雙甲基化修飾多種腫瘤抑制因子和細(xì)胞周期調(diào)控基因啟動(dòng)子區(qū)域的組蛋白H3 和H4，調(diào)控特定靶基因的轉(zhuǎn)錄。研究證實(shí)，PRMT5 通過催化組蛋白H3 精氨酸8（H3R8）和組蛋白H4 精氨酸3（H4R3）發(fā)生對(duì)稱性雙甲基化，能夠抑制多種腫瘤抑制基因的表達(dá)，如ST7、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retin oblastoma, RB）腫瘤抑制基因家族和蛋白酪氨酸磷酸酶受體O 型（protein tyrosine phosphatase receptor-type O, PTPROt）等的表達(dá)[10]。在關(guān)于胃癌的隊(duì)列研究中[11]，證實(shí)PRMT5 在胃癌患者中高表達(dá)，并能協(xié)同增加胃癌細(xì)胞中腫瘤抑制基因1（iroquois homeobox 1,IRX1）啟動(dòng)子區(qū)域的DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶3A（DNA methyltransferase 3A, DNMT3A）的募集，當(dāng)敲除胃癌細(xì)胞株中的PRMT5 后，可以顯著延緩胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)并減少胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，該研究還發(fā)現(xiàn)，無論過表達(dá)的PRMT5 是與核小體重塑復(fù)合物還是DNA 修飾酶發(fā)生相互作用，當(dāng)沉默PRMT5的表達(dá)后，均能夠減少腫瘤的發(fā)生率并增加腫瘤細(xì)胞凋亡率。

在一項(xiàng)對(duì)結(jié)直腸癌中成纖維細(xì)胞衍生生長(zhǎng)因子受體3（fibroblast-derved growth factor receptor-3, FGFR-3）和真核伸長(zhǎng)起始因子4E（eukaryotic elongation initiation factor 4E, eIF4E）的研究中，發(fā)現(xiàn)PRMT5 誘導(dǎo)的H3R8和H4R3 對(duì)稱性雙甲基化可以提高FGFR-3和eIF4E基因的轉(zhuǎn)錄水平，當(dāng)PRMT5 敲除后可以降低H3R8和H4R3 的甲基化水平，以及這2 個(gè)基因的表達(dá)[12]。同時(shí)，DENG 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5 可以激活前列腺癌細(xì)胞中雄激素受體（androgen receptor, AR）的表達(dá)，PRMT5 可以與轉(zhuǎn)錄因子BRG1 和SP1 相互結(jié)合，在AR基因的啟動(dòng)子區(qū)域催化H4R3 發(fā)生對(duì)稱性的雙甲基化，導(dǎo)致AR的轉(zhuǎn)錄激活并增強(qiáng)前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。該研究還發(fā)現(xiàn)，PRMT5 的誘導(dǎo)性敲除是以AR依賴性的方式，即抑制AR 陽性前列腺癌細(xì)胞以及裸鼠皮下移植瘤的生長(zhǎng)，并且使用PRMT5 的特異性抑制劑后，同樣可以降低H4R3 的甲基化水平，以及AR陽性前列腺癌細(xì)胞中AR 的表達(dá)，并延緩前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

1.2 PRMT5 對(duì)非組蛋白的甲基化作用

PRMT5 除了具有甲基化組蛋白的能力，還能夠甲基化某些重要的轉(zhuǎn)錄因子，顯示出PRMT5 在細(xì)胞功能調(diào)控中的關(guān)鍵作用。PRMT5 可以甲基化p53并改變其DNA 結(jié)合活性，從而調(diào)控p53靶基因的表達(dá)[14]。PRMT5 也被證明可以甲基化N-MYC，改變其蛋白的穩(wěn)定性，并增強(qiáng) 其在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中的致癌活性[15]。有研究表明[16]，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起重要作用的轉(zhuǎn)錄因子E2F-1 和NF-κB/p65 同樣可以被PRMT5 修飾，該2 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子一旦發(fā)生甲基化，可高效誘導(dǎo)靶基因表達(dá)。與此同時(shí)，PRMT5 的靶蛋白譜不僅僅局限于核轉(zhuǎn)錄因子，還包括細(xì)胞質(zhì)蛋白，如高爾基蛋白、核糖體蛋白S10（ribosomal protein S10, RPS10）和快速加速纖維肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma, RAF）蛋白激酶[5，17]。此外，研究進(jìn)一步證實(shí)PRMT5 可以甲基化凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（apoptosis signalregulating kinase 1, ASK1）R89 處，并促進(jìn)PRMT5 與蛋白激酶B（Akt）的結(jié)合[18]，發(fā)生對(duì)稱性甲基化的ASK1 與Akt 的相互作用導(dǎo)致其在絲氨酸83 處進(jìn)一步磷酸化，從而減弱其活性并抑制細(xì)胞的凋亡。上述研究表明，PRMT5 除了能夠直接調(diào)控自身靶基因外，還能夠通過催化關(guān)鍵的核轉(zhuǎn)錄因子或細(xì)胞質(zhì)蛋白發(fā)生對(duì)稱性雙甲基化，間接影響其他基因的表達(dá)，從而影響腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和分化。

2 PRMT5 表達(dá)的調(diào)控機(jī)制

大量研究已經(jīng)證實(shí)，PRMT5 在多種類型的侵襲性腫瘤中高表達(dá)，包括B 和T 細(xì)胞淋巴瘤[19]、轉(zhuǎn)移性黑色素瘤[20]、神經(jīng)母細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[21]、生殖細(xì)胞瘤[22]、卵巢癌[23]、乳腺癌等[24]。目前關(guān)于PRMT5在腫瘤組織中水平改變的機(jī)制研究較少，PAL 等[9]的研究表明，miR-92b 和miR-96 的下調(diào)是導(dǎo)致不同B 細(xì)胞淋巴瘤類型中PRMT5 mRNA 翻譯能力增強(qiáng)的原因。此外，在ALINARI 等[10]的研究中發(fā)現(xiàn)，PRMT5 可以與NF-κB/p65 和HDAC3 結(jié)合后形成復(fù)合物，該復(fù)合物與miR-96 啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合并抑制其轉(zhuǎn)錄，從而通過負(fù)反饋回路調(diào)控miR-96 的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而影響PRMT5 自身的表達(dá)。這些研究表明腫瘤組織中PRMT5 的高表達(dá)，是轉(zhuǎn)錄后失調(diào)的直接結(jié)果，并且PRMT5 可以通過直接抑制特定microRNA 的轉(zhuǎn)錄來促進(jìn)自身的表達(dá)。

3 PRMT5 在腫瘤中的作用

3.1 腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化中的作用

細(xì)胞轉(zhuǎn)化是細(xì)胞發(fā)生遺傳性狀改變的一種變化，是腫瘤發(fā)生的重要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)PRMT5 的高表達(dá)與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化關(guān)系密切[10，19]。PRMT5 的高表達(dá)可以誘導(dǎo)體外永生化NIH3T3 成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞和動(dòng)物水平上抑制PRMT5 的表達(dá)后，可以誘導(dǎo)癌細(xì)胞生長(zhǎng)停滯和死亡[25]。ALINARI 等[10]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常B 淋巴細(xì)胞感染EBV 后，PRMT5蛋白水平最早在感染后4 ～8 d 升高，但是當(dāng)誘導(dǎo)PRMT5 高表達(dá)后，miR-96 水平下降，PRMT5 直接靶基因（如ST7和PTPROt）水平下降，該研究結(jié)果不僅證實(shí)PRMT5 和miR-96 間存在負(fù)反饋回路的相關(guān)性，而且進(jìn)一步證實(shí)PRMT5 與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化相關(guān)。此外，研究發(fā)現(xiàn)[25]，PRMT5 的高表達(dá)與G1期細(xì)胞周期蛋白Cyclin D1、D2 和E1 的上調(diào)，以及細(xì)胞周期依賴性激酶（cyclin dependent kinases, CDKs）4 和6 有關(guān)，PRMT5 通過激活抑制促凋亡關(guān)鍵基因磷脂酰肌醇3 激酶（PI3K）和促進(jìn)細(xì)胞存活關(guān)鍵基因Akt的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化，當(dāng)使用PRMT5 的小分子抑制劑或shRNA 使PRMT5 沉默時(shí)，可以恢復(fù)miR-96 及其靶基因的表達(dá)水平。結(jié)果表明，PRMT5在控制細(xì)胞轉(zhuǎn)化中起著重要作用，其過度表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。

3.2 PRMT5 對(duì)腫瘤增殖信號(hào)通路的調(diào)節(jié)作用

PRMT5 在癌細(xì)胞中的高表達(dá)與腫瘤抑制基因的轉(zhuǎn)錄沉默高度相關(guān)[10]。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)[26]，PRMT5可以通過高度保守的RB-E2F 途徑調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)，PRMT5 通過直接甲基化RB1、RBL1和RBL2等腫瘤抑制基因的啟動(dòng)子區(qū)域的組蛋白H3R8 和H4R3 來調(diào)節(jié)這一途徑，對(duì)這些抑癌基因甲基化修飾的結(jié)果是3 個(gè)腫瘤抑制基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制，然而，研究發(fā)現(xiàn)只有RBL2 在蛋白水平上被抑制，盡管RB1 和RBL1未被翻譯抑制，但是其都失去原本的蛋白活性，可能的機(jī)制是PRMT5 通過抑制miR-96 來促進(jìn)Cyclin D-CDK4/6 的激活，RB1 和RBL1 被Cyclin D-CDK4/6激酶復(fù)合物的磷酸化而失活[19]。上述研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在正常情況下，miR-96 通過抑制Cyclin D 的表達(dá)發(fā)揮抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，而PRMT5 通過抑制miR-96 的轉(zhuǎn)錄來促進(jìn)Cyclin D-CDK4/6 的激活。

有研究表明，PRMT5 通過甲基化修飾特異性精氨酸殘基來直接控制E2F 家族成員（如E2F1）的轉(zhuǎn)錄活性[27]，同時(shí)也間接通過調(diào)控腫瘤抑制因子Rb 家族的磷酸化水平和活性來控制其轉(zhuǎn)錄活性[19]。PRMT5 通過抑制腫瘤抑制蛋白R(shí)b 家族的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致E2F1靶基因PRC2亞單位的表達(dá)增加，以及PRC2甲基轉(zhuǎn)移酶活性增強(qiáng)，進(jìn)而通過抑制抗癌基因的轉(zhuǎn)錄，包括促凋亡靶基因CASP10、DAP1、HOXA5和HRK，來促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖[19]。根據(jù)結(jié)果，PRMT5 能夠通過對(duì)靶基因啟動(dòng)子區(qū)域組蛋白H3R8 和H4R3 的甲基化，以及通過甲基化修飾包括E2F1 和NF-κB/p65 等關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的特異性精氨酸殘基來促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[24]。

有研究發(fā)現(xiàn)，PRMTs 雖然可以催化特定蛋白精氨酸的甲基化，但是PRMTs 家族不同成員可以賦予其靶蛋白不同的性質(zhì)，比如PRMT1 和PRMT5 對(duì)E2F1 甲基化作用是互斥的。研究發(fā)現(xiàn)[27]，PRMT1 介導(dǎo)E2F1精氨酸109（R109）處發(fā)生不對(duì)稱雙甲基化能夠增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性，從而導(dǎo)致在DNA 損傷期間E2F1 促凋亡靶基因的表達(dá)增加，但Cyclin A 與E2F1 的結(jié)合可以阻礙PRMT1 與E2F1 的結(jié)合，并促進(jìn)PRMT5 催化E2F1 在R111 和R113 處發(fā)生對(duì)稱性雙甲基化，發(fā)生雙甲基化的E2F1 與Tudor 結(jié)構(gòu)域蛋白p100-TSN 結(jié)合，后者抑制其凋亡活性并增強(qiáng)其生長(zhǎng)刺激功能。因此，根據(jù)E2F1 中發(fā)生的精氨酸修飾類型的不同，可以出現(xiàn)不同的結(jié)果，這進(jìn)一步證實(shí)PRMT5 在防止細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞增殖中所起的作用。此外，LIM 等[28]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)PRMT5 能夠增強(qiáng)癌基因（如C-MYC和Cyclin D1）的翻譯來控制細(xì)胞的增殖和存活，該研究表明，PRMT5 不僅可以通過調(diào)節(jié)eIF4E 的轉(zhuǎn)錄增加其蛋白水平，而且可以將eIF4E 招募到C-MYC和Cyclin D1mRNA 的5’帽結(jié)合區(qū)，以增強(qiáng)C-MYC和Cyclin D1的翻譯?？傊?，結(jié)果表明，PRMT5 通過控制關(guān)鍵細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后修飾促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。

3.3 PRMT5 對(duì)腫瘤關(guān)鍵蛋白穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)作用

轉(zhuǎn)錄因子Kruppel 樣因子4（Kruppel-like factor 4, KLF4）主要參與調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)和細(xì)胞周期的進(jìn)展[24]，包括控制細(xì)胞增殖、維持基因組穩(wěn)定、凋亡和干細(xì)胞更新，改變KLF4 穩(wěn)定性將間接影響其下游的多個(gè)靶基因表達(dá)。PRMT5 能夠使KLF4 的R374、R376、R377 處發(fā)生甲基化，通過VHL/VBC E3 連接酶抑制KLF4 泛素化并增加其穩(wěn)定性。研究表明[24]，在不同的乳腺癌細(xì)胞株中，PRMT5 的敲除或抑制導(dǎo)致KLF4泛素化和失活增加，證實(shí)PRMT5 在維持KLF4 蛋白穩(wěn)定性中起關(guān)鍵作用。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細(xì)胞株MCF-7 中高表達(dá)PRMT5 或KLF4 會(huì)導(dǎo)致甲基化的KLF4 蛋白在細(xì)胞內(nèi)積累，降低促凋亡基因BAX的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)和存活[24]。同時(shí)，乳腺癌基因芯片數(shù)據(jù)分析表明，在乳腺癌細(xì)胞株MCF-10A和MCF-7 中，KLF4 的表達(dá)升高可以上調(diào)一些癌基因和細(xì)胞周期激活因子的轉(zhuǎn)錄，如MAPK、EGF/EGFR、IGF1、Cyclin D2、CDK1和Cyclin E1，參與調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞更新和轉(zhuǎn)移的其他基因也在KLF4 過度表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞中上調(diào)，包括C-MYC、SOX9、BMI1、Z1B1、SLUG、TWIST和N-Cadherin。更重要的是，對(duì)臨床樣本的分析表明，與鄰近的正常組織比較，高度侵襲性乳腺腫瘤組織中的PRMT5 和KLF4 細(xì)胞水平均升高。PRMT5 作為一種關(guān)鍵的表觀遺傳調(diào)控因子，通過精氨酸甲基化和泛素化之間的相互作用調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，能夠通過多種途徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和存活。

3.4 PRMT5 對(duì)腫瘤干細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

由于PRMT5 對(duì)胚胎和成人干細(xì)胞增殖和自我更新有重要影響，CHIANG 等[29]關(guān)于PRMT5 對(duì)腫瘤干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)作用的研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌干細(xì)胞（breast cancer stem cell, BCSC）中，PRMT5 的表達(dá)升高，當(dāng)敲除PRMT5 后，BCSCs 的體外、體內(nèi)增殖和自我更新顯著降低。此外，對(duì)NSG（NOD/Scid/IL-2Rγnull）小鼠接種PRMT5 敲除后BCSCs 的皮下移植瘤的組織病理學(xué)分析表明，與對(duì)照組比較，PRMT5 的表達(dá)降低可以出現(xiàn)分化程度更好和惰性的乳腺癌表型，結(jié)果提示PRMT5 對(duì)BCSC 的生長(zhǎng)和增殖至關(guān)重要，靶向抑制PRMT5 可以減少乳腺癌干細(xì)胞的數(shù)量和抑制腫瘤的生長(zhǎng)。同時(shí)，進(jìn)一步研究PRMT5 和轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒樣蛋白1（Forkhead box protein 1, FOXP1）之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PRMT5 通過對(duì)稱性雙甲基化H3R2 上調(diào)FOXP1 的表達(dá)，H3R2 是SET1/MLL 甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物WDR5 亞基的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)使用GSK591 抑制劑使PRMT5 失活，或者破壞WDR5 和SET1/MLL 復(fù)合物之間的相互作用，都可以導(dǎo)致H3K4 甲基化水平和FOXP1 表達(dá)顯著降低。該研究結(jié)果與FOXP1 基因敲除對(duì)乳腺癌細(xì)胞體外和異種移植生長(zhǎng)的抑制作用結(jié)果是一致的，提示PRMT5 的某些促腫瘤特性是通過FOXP1 介導(dǎo)的，同時(shí)，進(jìn)一步表明抑制PRMT5基因的表達(dá)是一種可行的治療腫瘤的方法。

3.5 PRMT5 對(duì)程序性細(xì)胞死亡蛋白的調(diào)節(jié)作用

研究表明[30]，程序性細(xì)胞死亡蛋白4（programmed cell death 4, PDCD4）是一種腫瘤抑制蛋白，在各種腫瘤中，其高表達(dá)水平與患者較高的生存率有關(guān)。在乳腺癌細(xì)胞株MCF-7 中，PRMT5 與PDCD4 相互結(jié)合后，PRMT5 將PDCD4 的R110 處甲基化，PDCD4 失去腫瘤抑制活性，該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)2 種蛋白中的任何一種發(fā)生突變時(shí)，都會(huì)喪失對(duì)腫瘤的促進(jìn)作用，這表明PRMT5 介導(dǎo)的PDCD4 甲基化對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)是至關(guān)重要的。此外，與PDCD4 水平高和PRMT5 水平低的患者相比，PRMT5 和PDCD4 表達(dá)水平均升高的患者生存率降低[30]。同時(shí)，在各種腫瘤中，已發(fā)現(xiàn)PRMT5 水平升高與患者的不良預(yù)后相關(guān)，在一項(xiàng)隨訪研究中，進(jìn)一步證實(shí)PRMT5 與PDCD4 的這種相關(guān)性[31]，該研究發(fā)現(xiàn)，PDCD4 的甲基化促進(jìn)營養(yǎng)缺乏時(shí)腫瘤細(xì)胞的存活，并且在PDCD4 磷酸化并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核后，該結(jié)果在營養(yǎng)恢復(fù)后被逆轉(zhuǎn)。以上這些研究表明，PRMT5 的過度表達(dá)導(dǎo)致其與促生長(zhǎng)蛋白和腫瘤抑制蛋白相互作用發(fā)生改變，從而影響其生物學(xué)活性，有利于癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活和侵襲性。

3.6 PRMT5 對(duì)腫瘤代謝的調(diào)節(jié)作用

目前已知腫瘤細(xì)胞可以改變其代謝途徑，以促進(jìn)其快速生長(zhǎng)和增殖。PRMT5 除了能夠調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖和死亡信號(hào)通路外，還參與腫瘤細(xì)胞脂肪生成的過程，以及高糖濃度下腫瘤細(xì)胞G1到S 期檢查點(diǎn)的調(diào)節(jié)。脂肪酸、甘油三酯和磷脂生物合成的基因表達(dá)過程受轉(zhuǎn)錄因子甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（sterol regulatory element binding protein, SREBP）1a 和c 的嚴(yán)格調(diào)控[32]，這2 種轉(zhuǎn)錄因子在Hek293 和HepG2 細(xì)胞系中均與PRMT5 發(fā)生相互作用，PRMT5 與腫瘤細(xì)胞脂肪生成增加具有相關(guān)性。這種相互作用依賴于PRMT5 的催化活性，PRMT5 對(duì)稱性雙甲基化SREBP1a 上的R321，阻止GSK3 對(duì)絲氨酸430 的磷酸化，增加其轉(zhuǎn)錄活性，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的脂肪生成[32]。PRMT5 介導(dǎo)的甲基化不僅可以阻止SREBP1a 的磷酸化，而且可通過蛋白酶體途徑抑制SREBP1a 的泛素化和降解。此外，SREBP1c 在HEK293 和HepG2 細(xì)胞系中均與PRMT5相互作用，并增強(qiáng)其穩(wěn)定性，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)代謝和生長(zhǎng)。PRMT5 通過穩(wěn)定SREBP1a 或SREBP1c，在增加腫瘤細(xì)胞的脂肪生成中所起重要作用，并表明PRMT5 介導(dǎo)的SREBP 蛋白甲基化過程與肝癌的侵襲性之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。

有研究表明，腫瘤細(xì)胞在轉(zhuǎn)化過程中是利用有氧糖酵解來產(chǎn)生細(xì)胞生存所必須的ATP，而不是通過常規(guī)的氧化磷酸化過程[33]。腫瘤細(xì)胞通過上調(diào)ATPase合酶中的ATPase 抑制因子1（ATPase inhibitory factor 1, ATPaseIF1）和下調(diào)ATPase 合酶的催化亞基β-F1 ATPase 來實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。腫瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖的依賴伴隨著促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)的基因變化。研究表明，在高葡萄糖存在下，PRMT5 與細(xì)胞周期蛋白依賴激酶4（cyclin dependent kinase 4, CDK4）相互作用，并促進(jìn)其從CDK抑制劑CDKN2a（p16ink4a）中釋放，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞中的G1到S 期的轉(zhuǎn)變[34]。因此，PRMT5 通過甲基化組蛋白或非組蛋白，能夠調(diào)節(jié)對(duì)細(xì)胞存活和增殖至關(guān)重要的代謝途徑。

4 總結(jié)與展望

PRMT5 已成為多種癌癥的重要生物標(biāo)志物，PRMT5 的致癌作用是由其甲基化組蛋白和非組蛋白的精氨酸實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致下游癌基因和抑癌基因的表達(dá)失調(diào)，從而使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。越來越多的證據(jù)表明，PRMT5 的過表達(dá)可以激活增殖信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，而抑制PRMT5 的活性或表達(dá)后，可以減緩腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)并重新激活抑癌基因的表達(dá)。由于必須要考慮到PRMT5 對(duì)正常發(fā)育和分化也是必不可少的，因此，盡管有理由開發(fā)行之有效的PRMT5 特異性抑制劑來治療各種類型的癌癥，但應(yīng)在細(xì)胞和動(dòng)物模型中進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)，以排除PRMT5抑制可能對(duì)胚胎發(fā)生、精子發(fā)生、器官發(fā)育、成人造血和免疫反應(yīng)等其他重要過程產(chǎn)生的不利影響。未來，通過應(yīng)用高通量組學(xué)技術(shù)、新的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和條件性基因敲除動(dòng)物，更有助于了解PRMT5 功能和在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的分子機(jī)制，可能會(huì)開發(fā)出對(duì)腫瘤預(yù)防和治療更有效的方法。