蛋白精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）调控恶性胶质瘤侵袭性生长的机制

Malignant gliomas are devastating tumors that frequently kill patients within1 year of diagnosis. Tumor cell invasion and recurrence are the most intractable biological characteristics of malignant gliomas and, therefore, the most challenging for current treatment paradigms. The author has reported that Protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) is highly expressed in a variety of human cancers including malignant gliomas, which selectively suppresses expression of crucial target genes, thereby sustaining self-renewal and invasive outgrowth of the cancer cells. We recently showed that WNT5A shares similar amino acid sequences with PRMT5 substrates such as histones and p53, indicating it a novel non-histone target of PRMT5. In the current study, we will further confirm the posttranscriptional modification of WNT5A by arginine methylation through PRMT5; and will investigate how methylated WNT5A affects the survival and tumor invasion in malignant glioma mouse models driven by immortalized human neural stem/progenitor cells; critically, analysis of human malignant glioma specimens will reveal the correlation between PRMT5 expression, WNT5A arginine methylation and tumor invasion, supporting the biomedical relevance of this pathway to human cancers.

侵袭性生长和复发是恶性胶质瘤重要的生物学特征,也是其临床治疗失败的主要因素。申请者发现蛋白精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）在多种肿瘤包括恶性胶质瘤中高表达，广泛参与肿瘤增殖、侵袭、迁移等重要过程。进一步研究证明，WNT5A蛋白氨基酸序列与PRMT5底物如组蛋白、p53等高度相似，提示其为新的PRMT5调控的非组蛋白。申请人将进一步应用重组WNT5A蛋白及其精氨酸位点缺失突变体，体内外实验确证 PRMT5 对其精氨酸甲基化修饰作用及其分子机制；建立人恶性胶质瘤异种移植小鼠模型，观察PRMT5 及甲基化的WNT5A蛋白水平与肿瘤生长，侵袭及荷瘤鼠生存率关系；在临床恶性胶质瘤患者样本中验证PRMT5 及精氨酸甲基化的WNT5A表达水平，分析它们与疾病恶性程度﹑放化疗疗效﹑病人生存率﹑侵袭和复发等的相关性；通过上述研究确立药物新靶点，为恶性胶质瘤的治疗提供新的理论基础，靶标和药物。

蛋白精氨酸甲基转移酶5(Protein Arginine Methyltransferase5，PRMT5)参与基因转录，DNA损伤修复，信号转导等多种细胞生物学过程，与肿瘤发生密切相关。但具体机制尚待深入研究。.本研究发现PRMT5 在多种肿瘤包括恶性胶质瘤中高表达，甲基转移酶抑制剂及PRMT5 特异性抑制剂能够明显阻止人恶性胶质瘤皮下种植瘤的生长, ）。 提示PRMT5是胶质瘤恶性生长的重要因素。体外甲基转移酶实验证实PRMT5可直接致重组WNT5A蛋白341位精氨酸甲基化。WNT5A甲基化失活的突变体R341能通过抑制肿瘤坏死区域降低人恶性胶质瘤皮下种植瘤生长， 证实了WNT5A 341位点精氨酸甲基化对恶性胶质瘤的重要作用。分析重要免疫调节免疫检查点发现，CD276 (B7-H3) 作为一种免疫检查点分子，在WNT5A甲基化失活的突变体（R341K）肿瘤中表达水平显著被抑制， 提示其可能是关键的肿瘤免疫治疗靶标之一 。TCGA 数据库和临床人胶质瘤恶性组织切片分析进一步证实了 CD276在人临床恶性胶质瘤组织中高表达， CD276高表达显著降低临床人恶性胶质瘤总体生存率、无病生存率。 Anti-CD276可通过可抑制肿瘤内浸润巨噬细胞M1极化， 活化效应性记忆CD8 T 细胞 ，从而激活T细胞肿瘤免疫而抑制肿瘤， 并可显著增强免疫检查点抑制剂anti-PD-1 对胶质瘤的治疗作用。.WNT5A作为一种全新的PRMT5作用非组蛋白底物，其精氨酸甲基化促进CD276表达调控胶质瘤内肿瘤微环境，是促进恶性胶质瘤生长的关键性控制因子。