组蛋白甲基转移酶G9a参与肿瘤细胞脂代谢的机制研究

Abnormal metabolism is one of the most important characteristics of tumor cells, compared to that of normal cells. And Lipid metabolic abnormalities play a critical role in the process of tumor development. However, it is largely unknown that how lipid metabolism affected cancer development. Recent studies suggest that histone methyltransferase G9a is involved in lipid metabolism in normal cells, but the molecular mechanism is not clear, and the role of G9a in tumor lipid metabolism has not been illustrated yet. Our preliminary results indicate that: (1) The enrichment of G9a on the chromatin increased in response to oleic acid (OA) or palmitic acid (PA) treatment, and correspondingly, the level of H3K9me2 was induced as well. (2) G9a was interacted with protein kinase CK2, and phosphorylated by CK2 at Ser211. (3) Ser211 phosphorylation is closely related to the chromatin localization of G9a. Based on our preliminary work, we will further explore the molecular mechanism by which G9a is involved in cancer lipid metabolism. This work will provide a new clue for clinical cancer therapy and new strategy for drug development targeting G9a.

肿瘤细胞和正常细胞相比的一个重要特点就是肿瘤细胞的代谢异常。而其中肿瘤细胞的脂代谢异常在肿瘤的发生发展过程中发挥着重要的作用。然而，人们对肿瘤细胞的脂代谢异常的认识还不清晰。近期有研究提示，组蛋白甲基转移酶G9a参与正常细胞的脂肪代谢过程，但具体机制尚不清楚，尤其是G9a在肿瘤脂代谢中的作用及生物学意义有待进一步探索。我们的前期研究结果表明：（1）在细胞代谢物油酸(OA)和软脂酸(PA)处理的情况下，G9a在染色质上的富集升高，相应H3K9me2也明显升高；（2）G9a能够与蛋白激酶CK2相互结合，并被CK2磷酸化，磷酸化位点是Ser211；（3）G9a的Ser211磷酸化与G9a的染色质定位密切相关。课题将以前期工作为基础，深入探讨G9a参与肿瘤脂代谢的分子机制，寻找G9a参与调节的脂代谢相关基因，为临床肿瘤治疗提供新途径，并为将来以G9a为靶点的药物研发提供新思路。

癌症和代谢性疾病是威胁我国国民健康的两大类疾病，脂质代谢通路和相关基因表达的异常和肿瘤的发生发展息息相关。我们从组蛋白甲基转移酶G9a、G9a-like protein(GLP)等应对脂质代谢产物刺激发生翻译后修饰变化出发，研究G9a在肿瘤代谢、基因组稳定性、肿瘤发生发展等发面的功能，并进一步探讨其他相关组蛋白修饰酶在肿瘤发生发展中的作用。脂质代谢产物的累积导致活性氧ROS大量增加，引发DNA损伤，威胁基因组稳定性。我们首次报道了G9a直接参与脂质代谢应激和DNA损伤修复的重要功能。DNA损伤时，磷酸激酶CK2磷酸化G9a的S211位，招募G9a到损伤位点并进一步招募RPA复合物，促进同源重组修复。和G9a不一样，GLP在脂质代谢产物堆积或DNA损伤刺激下被ATM磷酸化，和G9a分开，招募到DNA损伤位点，催化H4K16me1。H4K16me1和H4K20me2一起招募重要的DNA损伤修复蛋白53BP1，促进非同源末端连接修复。脂质堆积引起的ROS能激活磷酸激酶ATM，参与众多生物学过程。我们发现了H1.2调控ATM激活的重要分子机制，为多种生理刺激下ATM激活提供理论依据。同时，我们也鉴定出DNA损伤修复中调控ATM失活的重要蛋白SIRT7。我们研究G9a与脂质代谢关系时，发现了G9a重要的靶基因Wdfy2。肥胖小鼠中，WDFY2蛋白水平明显下降。Wdfy2基因敲除的小鼠有胰岛素抵抗。WDFY2在胰岛素存在的情况下招募胰岛素受体（INSR）到内涵体，促进胰岛素受体底物1和2（IRS1/2）磷酸化从而激活AKT2，抑制肝脏糖异生并促进糖原合成。该研究为我们理解肥胖和胰岛素抵抗的关系、开发糖尿病药物提供了新的思路。我们的研究阐明了G9a等组蛋白修饰酶在维持基因组稳定性、调控糖脂代谢中的重要功能，为研究肥胖、糖尿病和肿瘤的发生发展提供了新的理论依据。