组蛋白去甲基化酶KDM2B调控的外泌体促进乳腺癌转移的分子机制研究

Tumor metastasis is the main cause of death in the breast cancer patients. It has been found that histone demethylase participate in tumor metastasis process, while the molecular mechanism and histone demethylases function in cancer metastasis are still unclear. In our research, we found KDM2B expression level significantly increased in breast cancer metastasis tumors. We also found that the exosomes which regulated by KDM2B, promoted breast cancer cell migration, upregulated EMT marker gene expression and accelerated tumor metastasis in vivo. Therefore, first of all, we will study the roles of KDM2B in EMT and breast cancer metastasis, in particular its roles in regulation of exosomes. Secondly, we will use KDM2B knockout mice and demethylase mutation mice to analysis the mechanism of KDM2B and its demethylase activity in breast cancer metastasis. Finally，we will analyze KDM2B effect in clinical breast cancer, develope new molecular markers for diagnosis and drug targets, and develop the small molecular drugs targeting KDM2B enzyme activity for treatment in breast cancer metastasis, in the hope to provide new methods for the clinical diagnosis and treatment of breast cancer metastasis.

肿瘤转移是乳腺癌病人致死的主要原因。已有研究表明组蛋白去甲基化酶参与肿瘤转移过程，但精确的分子机理和是否通过去甲基化酶活性来调控转移仍然不清楚。申请人前期发现，组蛋白去甲基化酶家族成员KDM2B在乳腺癌转移样本中高表达；且KDM2B调控的外泌体在体外增强乳腺癌细胞迁移，调高EMT相关标志基因的表达，并在体内促进肿瘤转移。因此，本项目首先将研究KDM2B在EMT和乳腺癌转移中的生物学功能，着重阐明KDM2B调控的外泌体对EMT和乳腺癌转移的影响；其次，申请人将利用已构建好的KDM2B基因敲除小鼠和去甲基化酶位点突变的小鼠结合乳腺癌转移模型，剖析KDM2B及其去甲基化酶活性对乳腺癌转移的调控机制；最后，分析KDM2B在临床乳腺癌进程中的作用，并进一步开发乳腺癌转移的诊断标志物和药物靶点，研发靶向KDM2B组蛋白去甲基化酶活性的抑制乳腺癌转移的小分子先导化合物，为临床乳腺癌转移的诊治提供新方法。

乳腺癌是女性癌症中最常见的癌症，严重威胁女性健康与幸福。已有研究表明表观遗传学因子与肿瘤多个过程，但精确的分子机理仍然不清楚。因此申请人围绕表观遗传学因子在乳腺癌发生发展的方向做了大量的工作。申请人发现去甲基化酶活性位点突变小鼠（Kdm2bΔJMJC/ΔJMJC）的乳腺管发育出现明显的滞后，而KDM2B基因敲除小鼠（Kdm2b-/-）与野生型小鼠相比没有出现明显差别，提示组蛋白去甲基化酶KDM2B在乳腺发育上有作用；KDM2B还能够通过下调H3K4me3 和H3K36me2水平，抑制p15INK4B、p16INK4A 和p57KIP2 的转录，促进了三阴性乳腺癌细胞的增殖。组蛋白去甲基化酶KDM7A通过调控Klf4和c-Myc的水平调节乳腺癌干细胞的自我更新，通过调控Bcl2和BAD的磷酸化的水平调节乳腺癌细胞凋亡，但不影响乳腺癌细胞的增殖；另外，KDM7A还能与自噬关键的调控因子STK38相互作用促进乳腺癌luminal细胞的自噬。申请人发现组蛋白去甲基化酶KDM2A抑制乳腺癌转移，与良好预后相关。申请人还发现组蛋白甲基转移酶SETDB2能通过与△Np63α相互作用增加其稳定性帮助乳腺癌干细胞的维持；SETDB2还能通过与纺锤丝检查点相关蛋白相互作用保证细胞有丝分裂时染色体的正常分离；申请人还发现组蛋白甲基化识别蛋白L3MBTL3一方面能与p-STAT3 (Y705)相互作用调控下游靶基因Snail的转录，另一方面能通过L3MBTL3的SUMO化修饰促进与SNAIL蛋白及其复合体的相互作用，从而促进EMT和乳腺癌转移。我们的研究从多方面阐述了表观遗传学因子在乳腺癌发生发展过程中的多个分子机制，为乳腺癌的精准诊断和预测提供了新线索，为临床乳腺癌的精准治疗提供新的药物靶点。