JMJD5剪切组蛋白甲基化氨基末端调控MMR在非小细胞肺癌铂类化疗耐药中的作用与机制

DNA damage repair is one of the mechanisms of platinum chemoresistance in non-small cell lung cancer (NSCLC). Our previous studies found the expression of histone demethylase JMJD5 could be elevated under DNA damage stress, with a new proteolytic function of cleaving monomethylated histone N-tails to regulate cell cycle arrest and MMR gene transcription in cancer cells. Moreover, high JMJD5 expression indicates poor outcomes in NSCLC patients who received platinum-based chemotherapy. Therefore, we hypothesized that methylation dependent histone N-tail clipping by JMJD5 might be a key way in platinum chemoresistant of NSCLC. In this study, LC-MS/MS, CHIP, Co-IP, and xenograft model of nude mice would be performed to clarify the following points: 1) The relationship between our newfound histone proteolytic activities of JMJD5 and the efficacy of platinum-based chemotherapy for NSCLC. 2) The role of histone proteolytic activities of JMJD5 in the regulation of DNA damage repair caused by platinum drugs. 3) The relationships between JMJD5, MMR complexes and histone methylation. This study will provide a new scientific basis for predicting the efficacy of platinum-based chemotherapy, reversing the drug resistance of platinum and improving the survival and prognosis of NSCLC patients.

DNA损伤修复是非小细胞肺癌（NSCLC）铂类化疗耐药的机制之一。我们前期研究发现DNA损伤可诱导组蛋白去甲基化酶JMJD5表达并具有特异性剪切组蛋白甲基化修饰氨基末端的新功能，从而调控DNA损伤诱导的细胞周期阻滞、MMR基因转录等；而且JMJD5高表达型的NSCLC对铂类化疗方案的疗效差。因此我们推测JMJD5选择性剪切组蛋白氨基末端机制可能是NSCLC对铂类耐药的重要途径之一。本项目拟运用LC-MS/MS、CHIP、Co-IP、移植瘤裸鼠模型等技术1）明确JMJD5组蛋白剪切酶新功能与NSCLC铂类化疗疗效的关系；2）阐明JMJD5组蛋白剪切酶新功能在铂类药物引起的DNA损伤修复调控过程中的作用与机制；3）鉴定JMJD5、MMR复合物、组蛋白甲基化修饰三者之间的相互作用关系。本研究将为铂类化疗疗效预测、逆转铂类耐药、改善NSCLC患者生存预后提供新的科学理论依据。

为了明确JMJD5 参与DNA错配修复调控过程中的具体环节以及JMJD5 与组蛋白H3、错配修复关键分子之间的相互作用关系网络和作用位点，我们通过CRISPR-Cas9基因编辑技术构建了肺癌JMJD5敲除与高表达稳定细胞株，继而使用了蛋白免疫共沉淀、差异蛋白质组学、转录组学、定量PCR芯片、生物质谱等技术，基本构建了JMJD5在肺癌细胞中的相互作用关系以及转录调控网络关键节点。 2、为了明确 JMJD5 表达水平与非小细胞肺癌铂类疗效的相关性，并阐明 JMJD5 调控铂类耐药的分子新机制，我们通过检索病理组织库，通过免疫组化的方法进行JMJD5在肿瘤组织细胞中的表达水平检测，并对临床资料进行统计学归纳分析，最终明确了JMJD5在肿瘤组织中表达情况以及不同表达水平的患者对铂类化疗的生存、预后差异，临床研究表明，高表达JMJD5患者从铂类化疗中获益的概率不如低表达或无表达组患者，JMJD5的表达作为一种潜在的新型化疗疗效预测因子，值得未来进一步在更大样本量的队列中进行研究。 3、为了探索JMJD5更多的潜在生物学功能，我们通过细胞学实验以及分子生物学验证发现JMJD5在细胞运动调控中具有重要作用。继而通过荧光定量PCR、PCR芯片等实验鉴定了几个与细胞运动（肿瘤侵袭转移）相关的靶通路，其中最重要的是上皮间质转化（EMT）通路，这些新发现目前为止还未有文献报道过，我们认为可能是JMJD5影响铂类化疗疗效以及肺癌侵袭转移的新分子机制，值得未来进一步研究。