PRMT5调控FGFR3的信号转导机制及其在肺癌发生发展中的作用

Lung cancer is the most common malignant tumor and its incidence and mortality are increasing rapidly. Althogh the target medicines has improved the short-term survival, it's side effects made the survival not prolonged significantly. We found firstly that protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) is related to lung carcinogenesis closely. Inhibiting the expression of PRMT5 resulted in the expression of fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) decreased dramatically, the cell cycle of A549 blocking in G1 stage, proliferation of A549 cells inhibited in vivo. FGFR3 participated RAS/MAPK signal pathway to play an important role in the proliferation and differentiation of lung cancer. Then how does PRMT5 regulate FGFR3 and associated signal pathway to promote the proliferation and progression of lung cancer? According to previous research, this subject will detect the regulation of PRMT5 on FGFR3 in lung cancer tissues and cells, observe the activation of FGFR3 and its signal pathway and the regulation of tumor cell biology characters. So that we could explore the mechanisms of PRMT5 regulating FGFR3 and its pathway. By screening our PRMT5 inhibitors, it will contribute to identify PRMT5 function and exploit new drug for prevent and treatment lung cancer targeting on PRMT5.This work possess not only strong innovative and significantly theoretical meaning, but also broad application prospect.

肺癌是目前发病率和死亡率增长最快的恶性肿瘤，现有靶向药物虽改善了患者的短期生存率，但并未显著延长患者生存期。我们首次发现PRMT5（蛋白精氨酸甲基转移酶5）与肺癌发生发展密切相关，抑制PRMT5不仅可下调FGFR3（成纤维生长因子受体3）表达,还可以促进A549细胞G1期阻滞并抑制其在体内生长。FGFR3可通过参与RAS/MAPK信号通路在肺癌等肿瘤的增殖和分化过程中发挥重要作用，那么PRMT5如何调控FGFR3及其信号通路促进肺癌的发生发展呢？本课题拟在前期研究基础上，检测肺癌组织和细胞中PRMT5对FGFR3表达的影响，观察FGFR3相关信号通路分子的活性变化及其对肺癌细胞生物特性的影响，探讨PRMT5调控FGFR3的分子机制，筛选我们已有的PRMT5抑制剂，在细胞和荷瘤小鼠体内验证有关调控机制，有望发现新的肺癌发生发展机理，并有助开发以PRMT5为靶点、可用于预防和治疗肺癌的候选药物

肺癌是最多见的恶性癌瘤之一，晚期肺癌患者肿瘤的复发与转移较为常见。尽管目前关于肺癌治疗的方法有很多种并且也取得较好的疗效，但肿瘤的复发或转移仍是亟待解决治疗难题。目前关于肿瘤预后标志物以及导致肺癌进展的因素还需进一步深入研究。我们以前的研究证实PRMT5是肺癌发生所必需的，在此基础上我们进一步研究PRMT5在肺癌进展中所扮演的角色及其相关分子机制。首先选取2组肺癌患者组织标本分别进行Western blot（n = 85）及IHC（n = 209）检测分析，发现PRMT5在肺癌组织呈现异常过表达，而且PRMT5表达水平与患者肿瘤分期、淋巴结转移及不良预后成正相关。进一步细胞以及动物实验研究表明PRMT5促进肺癌细胞的增殖与生长，侵袭、迁移与转移能力。其机制是PRMT5通过对称性双甲基化启动子区域的组蛋白H4R3抑制miR-99 家族 (miR-99a-5p, miR-99b-5p and miR-100-5p)的转录，进而增加FGFR3转录并磷酸化激活Erk1/2 和 Akt，从而增强了肺癌细胞的增殖与生长，侵袭、迁移与转移能力。这提示PRMT5是判断肺癌患者预后的影响因子之一及潜在的治疗靶标。此外，通过对小分子化合物库的筛选我们得到8个特异性的PRMT5小分子抑制剂，其IC50分布在0.1 到6 μM。利用分子对接模拟和定点突变实验研究证实了PRMT5小分子抑制剂在PRMT5分子结构的结合位点。同时，这些PRMT5小分子抑制剂可以通过抑制组蛋白及SmD3的甲基化进而抑制肺癌细胞增殖。动物实验表明口服给予PRMT5小分子抑制剂可显著抑制裸鼠皮下移植瘤的生长。这些特异性的PRMT5小分子抑制剂有助于阐明PRMT5的生物学作用，并作为未来药物开发的先导化合物。