USP22调控BMI-1致癌通路促进大肠细胞恶性转化及演进中的作用机制

As a novel deubiquitinating enzyme, USP22 belongs to one part of cancer stem cell signature. Cancer cell manifesting USP22 and target genes would promote cancer promote invasive and metastasis. Our previous researches reveal that USP22 may mediate tumor progression by activation of BMI-1 oncogene-driven pathways. However, the precise mechanisms by which USP22 expression affects tumor development and progression is far from clear. Thus, we proposed an hypothesis: histone modification may act as the key role in activating the USP22-mediated BMI-1 oncogen pathways. Taking the tissues and cell lines representing pathogenesis of colorectal cancer as study objects, we explored the epigenetic patterns of histone and elucidated the mechanism of histone modification in USP22-mediated BMI-1 oncogen pathways using the IHC, qRT-PCR, Western blot, ChIP, RNA interference et al. The current study will provide new insight into the mechanism of histone modification in tumor development and progression; screen the new diagnostic and treatment targets ; and facilitate theory expand about the targeted therapy for colorectal cancer.

USP22是一种新型去泛素化水解酶；作为肿瘤干细胞信号成员，其所活化的基因可使肿瘤细胞更具侵略性和转移性。我们的前期研究提示USP22可能通过活化BMI-1致癌信号途径来调节肿瘤的进展，但其作用机制还有待进一步探讨。基于文献报道和前期工作，我们提出假说：组蛋白修饰是USP22启动BMI-1致癌通路的关键所在。为了验证这一假说，我们将以代表大肠癌不同病理进程的细胞系和组织为研究对象，采用IHC、qRT-PCR、Western blot、腺病毒载体转染、RNA干扰、ChIP等分子生物学技术，从分子、细胞和组织水平等多方面探讨组蛋白修饰在大肠癌发生发展中的作用模式，明确USP22通过调控组蛋白的修饰对BMI-1致癌通路的作用机制。本研究将从组蛋白表观遗传学这个新视点为揭示大肠癌的发生发展的机制奠定基础，并筛选出大肠癌诊治靶点，为临床上实现对大肠癌的有效干预提供提供新的思路。

USP22是一种新型去泛素化水解酶，其所活化的基因可使肿瘤细胞更具侵略性和转移性。我们的前期研究提示USP22在结直肠癌（CRC）患者的肝转移灶中呈高表达，但其促进转移的具体机制有待进一步研究。通过本项国自然基金的资助研究，我们完成了以下工作：1）USP22与BMI-1共表达，两者在大肠癌组织中的表达显著高于癌旁组织，且二者在肿瘤中的表达量与肿瘤分期密切相关；2）调高USP22可使CRC细胞高表达上皮细胞间质化（EMT）相关蛋白以及AP4，且其侵袭和迁移能力大大提高。通过CHIP实验证实，USP22是通过调控BMI-1下游基因AP4诱导EMT，从而进一步促进CRC细胞的侵袭及转移。在小鼠肺转移模型中，也再次验证了这一点；3）PRC2作为一种多梳抑制性复合物，以EZH2、EED、SUZ12等基因构成，可拮抗USP22在组蛋白表观修饰功能，维持基因的转录平衡。通过qRT-PCR验证得出， EZH2、EED、SUZ12在CRC组织中的表达明显高于正常黏膜组织（p < 0.05）。而且三种基因的mRNA水平与临床肿瘤的恶性程度和患者的预后呈正相关；4）我们在研究中发现，通过细胞系高低表达USP22，CRNDE出现同向性变化。我们猜测lncRNA CRNDE可能参与了USP22的功能调节，故课题组对lncRNA CRNDE的功能进行了进一步研究。本次研究发现，CRNDE在CRC组织中高表达，通过敲除CRNDE可抑制肿瘤细胞的增殖、对药物的耐受性。更重要的是，CRNDE缺乏导致的对细胞增殖、抗药性以及Wnt/β-catenin信号通路的抑制作用需要miR-181a-5p表达升高才能实现。综上所述，本次研究得出结论有：1）USP22与BMI-1共表达可能促进CRC的进展，并预示预后不良；2）USP22可通过AP4诱导EMT，从而促进CRC细胞的转移；3）EZH2、EED、SUZ12可能在CRC进展中起着重要作用；4）CRNDE可能是通过调节miR-181a-5p表达和Wnt/β-catenin信号通路来调控CRC进展及耐药性。