二甲双胍通过lncRNA H19/SAHH信号通路影响DNA甲基化的机制研究

Metformin is widely prescribed for the treatment of type II diabetes. Recently, it has been proposed that this compound may have antineoplastic activity. Our previous study showed that metformin down-regulated H19 and induced promoter methylation of H19, which encoded the long noncoding RNA (lncRNA) H19 that acts to promote migration and invasion of tumor cells. However, how metformin alters H19 level and methylation，whether it may also affect methylation of other genes are still not clear. Besides, our another previous study demonstrated that H19/SAHH/DNMT3B pathway was critical for DNA dynamic methylation regulation. For this present project, our preliminary data has already showed that metformin could decrease H19 expression，lead to activation of SAHH and finally activate DNMTs, thus making H19 decrease further. Based on these aforementioned evidence, we propose that metformin alters genome-wide DNA methylation by modulating the H19/SAHH axis. To validate this hypothesis, our experimental objective are: 1)To confirm how metformin reduces H19 level; 2)To explore whether metformin alters genes(including H19) methylation status via H19/SAHH/DNMT3B pathway. Our findings will unveil a new mechanism of action of metformin while providing novel insights into the underlying molecular basis of epigenetic deregulation of cancer.

近年研究发现二甲双胍作为2型糖尿病治疗的一线药物，在肿瘤防治中具有潜在效果，阐明其抗肿瘤机制具有重要意义。我们已报道的研究提示二甲双胍能下调肿瘤细胞H19表达水平和上调H19的甲基化水平，但具体调控机制及是否影响其他基因的甲基化仍待研究。此外，我们亦已证实H19/SAHH/DNMT3B信号通路在DNA甲基化水平调控中具有重要作用。本项目的前期研究发现二甲双胍能下调H19水平，引起SAHH的活性上升，进而活化DNMT3B引起H19启动子甲基化水平上升。基于此，我们提出二甲双胍可通过H19/SAHH/DNMT3B信号通路影响肿瘤细胞DNA的甲基化的假设。本项目拟：1）明确二甲双胍引起H19下降的具体机制；2）确认二甲双胍是否通H19/SAHH/DNMT3B信号通路引起DNA甲基化改变。本项目的开展有助于阐述二甲双胍抗肿瘤作用的新机制，同时为肿瘤细胞的DNA甲基化异常研究提供新的思路。

背景：近年研究发现二甲双胍作为2型糖尿病治疗的一线药物，在肿瘤防治中具有潜在效果，阐明其抗肿瘤机制具有重要意义。我们已报道的研究提示二甲双胍能下调肿瘤细胞H19表达水平 和上调H19的甲基化水平，但具体调控机制及是否影响其他基因的甲基化仍待研究。此外，我 们亦已证实H19/SAHH/DNMT3B信号通路在DNA甲基化水平调控中具有重要作用。本项目的前期研 究发现二甲双胍能下调H19水平，引起SAHH的活性上升，进而活化DNMT3B引起H19启动子甲基化水平上升。基于此，我们提出二甲双胍可通过H19/SAHH/DNMT3B信号通路影响肿瘤细胞DNA的甲 基化的假设。.研究内容：.1.二甲双胍引起H19下降机制的研究；.2.二甲双胍影响H19/SAHH/DNMT3B信号通路的研究；.3.二甲双胍影响除H19外其他肿瘤相关基因的甲基化；.4.临床组织样本验证二甲双胍调控H19及其他肿瘤相关基因甲基化。.重要结果和关键数据：.1.二甲双胍通过两种不同的方式引起H19表达下降，分别为影响microRNA let7的表达以及影响H19启动子区甲基化。其中前者是本研究第一次报道，具体机制为二甲双胍通过导致AMPK磷酸化增加，引起let-7表达上调，进而let-7通过与H19结合导致其表达水平下降。.2.上述两种途径导致H19表达下降后，由于 H19通过结合并抑制SAHH的水解活性，使SAH水平升高，从而抑制甲基化转移酶DNMT3B的活性而引起DNA甲基化水平改变。本研究证实二甲双胍可通过下调H19，进而影响H19/SAHH/DNMT3B信号通路，导致基因组DNA甲基化水平发生改变。.3.通过基因组甲基化水平检测，我们发现二甲双胍可引起一些基因出现甲基化水平改变，同时通过细胞实验验证了上述结果，其中部分基因与肿瘤的恶性表型密切相关。.4. 我们检测了接受过二甲双胍治疗的子宫内膜癌患者标本发现，二甲双胍可降低肿瘤Ki67的表达，同时可以引起一些列肿瘤相关基因的甲基化改变。.科学意义：.1)明确二甲双胍引起H19下降的具体机制;.2)明确二甲双胍通过H 19/SAHH/DNMT3B信号通路引起DNA甲基化改变。.本项目的开展阐述二甲双胍抗肿瘤作用的新机制，同时为肿瘤细胞的DNA甲基化异常研究提供新的思路。