组蛋白甲基转移酶G9a在乳腺癌转移中的作用及机制研究

The role of aberrant histone lysine methylation in promoting tumor cells proliferation, apoptosis, differentiation and motility has been a rapidly growing research in the last decade. Histone methylation is regulated by histone methyltransferases (HMT). G9a was reported as the second HMT that catalyzes the methylation on histone H3K9 and K27, contributes to the epigenetic silencing of tumor suppressor genes and maintenance of the DNA methylation profile of mammalian cells. G9a has been found to be up-regulated in various types of human cancer, such as leukaemie, lung, prostate, hepatocellular and breast cancer. Consistent with this finding, knockdown of G9a suppresses tumor cell growth and induce cell senescence. However, the role of G9a in tumor metastasis remains obscure. Only one paper reported that G9a promotes metastatic lung cancer and show that epigenetic suppression of downstream Ep-CAM is an important mechanism by which G9a triggers metastasis. Therefore, we investigated whether G9a might also function as a regulator of metastasis in breast cancer. To our surprise, the results are totally different. We found that an inverse correlation between G9a and cell invasion existed in breast cancer cells. shRNA-mediated knock-down of G9a in weakly invasive breast cancer cells increased cells migration and inhibited cells growth. Conversely, ectopic G9a expression in highly invasive breast cancer cells decreased motility. In addition, knockdown of G9a also affected the epithelial to mesenchymal transition (EMT) in breast cancer cells. Therefore, we want to focus on the EMT, to reveal the functional role of G9a in breast cancer metastasis. Furthermore, all data will help us to judge if G9a could be a potential anti-cancer target.

组蛋白甲基化修饰异常与肿瘤的细胞增殖、凋亡、分化及运动能力改变密切相关,是当前国际研究的热点。组蛋白甲基化修饰是由组蛋白甲基转移酶来完成的，G9a是近5 年研究极活跃的一个组蛋白甲基转移酶，主要催化H3K9,H3K27甲基化，在维持基因沉默及DNA甲基化中有重要的作用。已有研究表明G9a在白血病、前列腺癌、肝癌、肺癌和乳腺癌等多种肿瘤中都有过度表达，敲除G9a则能显著抑制肿瘤细胞的增殖加速衰老。但对G9a在肿瘤转移中的作用的相关研究极少,其生物学效应尚未明确。我们的前期研究发现在不同运动能力的人乳腺癌细胞株中，G9a的表达与细胞迁移能力呈负相关，干扰其表达能抑制细胞增殖、促进细胞运动且能影响细胞上皮间质转化。因此本课题以上皮间质转化为研究切入点，探索G9a在乳腺癌细胞侵袭运动中的作用，明确其在肿瘤发生、发展及转移中的地位，为其是否能成为肿瘤治疗的新靶点提供实验依据。

组蛋白甲基化修饰异常与肿瘤的细胞增殖、凋亡、分化及运动能力改变密切相关,是当前国际研究的热点。组蛋白甲基化修饰是由组蛋白甲基转移酶来完成的，G9a 是近几年研究较活跃的一个组蛋白甲基转移酶，主要催化H3K9,H3K27 甲基化，在维持基因沉默及DNA 甲基化中有重要的作用。已有研究表明G9a 在白血病、前列腺癌、肝癌、肺癌和乳腺癌等多种肿瘤中都有过度表达，敲除G9a 则能显著抑制肿瘤细胞的增殖加速衰老。但对G9a 在肿瘤发生发展中的作用和机制，特别是与在转移中的作用的相关研究极少,其生物学效应尚未明确。因此本课题以G9a为研究切入点， 希望明确G9a在肿瘤生长和侵袭运动中的作用，明确其在肿瘤发生、发展及转移中的地位，为其是否能成为肿瘤治疗的新靶点提供实验依据。 通过本项目研究，我们明确了G9a能明显促进人乳腺癌细胞、结直肠细胞的生长，抑制G9a酶活或干扰其表达能显著抑制肿瘤细胞的体内外生长。影响G9a的活性，并不能诱导肿瘤细胞发生凋亡，但能诱导肿瘤细胞发生DNA损伤导致细胞衰老，进而生长停滞。且该类抑制剂与临床常用结直肠的一线治疗药物TOP酶I抑制剂喜树碱类化合物具有协同作用。我们还发现G9a同样可影响肿瘤细胞的运动能力，但其作用与EMT变化无明确相关性，可能通过调控骨架蛋白ND而发挥作用，具体分子机制还有待进一步明确。以上研究结果为该组蛋白甲基化酶作为乳腺癌、结直肠癌治疗的新靶点，开发抑制剂进一步进行临床应用提供了充分的实验依据。