组蛋白H2A去泛素化酶MYSM1在结肠癌发生发展过程中的作用及其机制研究

Histone ubiquitination is one of the important epigenetic histone modifications and plays vital roles in gene regulation, cell cycle and DNA damage-repair. MYSM1 is a specific H2A deubiquitinase. We and others have proved that MSYM1 is important for hematopoietic stem cell and immune cells development and function. Although histone ubiquitination is closely related with cancer, the functions of MYSM1 in cancer remains unclear. We recently found that MYSM1 is highly expressed in normal nuclei of colon mucosa epithelial cells but is down-regulated in colon cancer, especially in undifferentiated colon cancer. Further studies revealed that MYSM1 deficiency caused instability of the chromatin, down-regulated p16, more cells in S phage and abnormal cell proliferation. These results indicated MYSM1 plays important role in tumorgenesis. We plan to verify the correlation between MYSM1 and colon cancer, explore its role in colon cancer tumorgenesis, find out the partner of MYSM1 complex and its downstream target gene. We will also research on the molecular mechanisms of how MSYM1 regulates target gene transcription in this project. We hope to clarify the role and mechanisms of MYSM1 in colon cancer, providing new clues for systemic understanding of epigenetic net in tumorgenesis.

组蛋白泛素化是表观遗传修饰的重要形式之一，参与调控基因转录、细胞周期和DNA损伤修复等事件。MYSM1是组蛋白H2A特异性去泛素化酶，文献和我们前期工作证实MYSM1对造血干细胞和多种免疫细胞的发育及功能十分重要。虽然组蛋白泛素化修饰与肿瘤关系密切，但MYSM1在肿瘤中的作用尚无报道。我们近期发现MYSM1在结肠粘膜上皮细胞胞核中高表达，但在肿瘤中其表达则随肿瘤恶行程度升高而降低。此外，MYSM1缺失能引起基因组稳定性下降、p16降低和S期细胞增多及细胞增殖异常。上述研究提示MYSM1可能在肿瘤发生中扮演重要角色。为探明MYSM1对肿瘤的作用及其机制，本课题拟验证MYSM1与结肠癌的相关性，明确其在结肠癌发生中的作用，寻找MYSM1的共作用分子并确定其靶基因，探索MYSM1调控基因转录的分子机制。本课题试图阐明MYSM1在结肠癌中的作用及机制，将为系统认识肿瘤表观遗传网络提供新线索。

组蛋白泛素化是表观遗传修饰的重要形式之一，参与调控基因转录、细胞周期和DNA损伤修复等事件。MYSM1是组蛋白H2A特异性去泛素化酶，文献和我们前期工作证实MYSM1对造血干细胞和多种免疫细胞的发育及功能十分重要。虽然组蛋白泛素化修饰与肿瘤关系密切，但MYSM1在肿瘤中的作用尚无报道。课题负责人试图通过本课题的运行明确MYSM1与结肠癌的相关性，检测其在结肠癌发生中的作用，寻找MYSM1调控结肠癌恶性表型的分子机制。通过本课题的实施，我们发现MYSM1在正常组织中普遍高表达，而在多种肿瘤组织中表达异常降低。细胞水平体外实验和动物水平体内实验表明MYSM1能够抑制结肠癌细胞增殖、促进细胞凋亡，同时MYSM1对肿瘤细胞的侵袭迁移和转移能力具有抑制作用，能够抑制肿瘤细胞发生上皮细胞间质转化。TCGA数据库生物信息学分析及配对结肠癌患者的癌旁组织、原发灶和转移灶样本检测结果显示MYSM1在结肠癌中的表达水平显著下调，且在转移灶的表达要低于原发灶。在机制研究中，我们通过miRNA筛选发现具有明确抑癌作用的miR200家族成员的表达受MYSM1的直接调控，MYSM1结合于miR200启动子后降低了具有抑制作用的组蛋白ubH2AK119修饰和H3K27me3修饰，同时提高了具有促转录作用的H3K4me3修饰，说明MYSM1可以通过调控组蛋白H2A的去泛素化水平和甲基化水平促进miR200家族基因的转录。回复实验证实miR-200家族介导了MYSM1对肿瘤细胞恶性表型的抑制。此外，MYSM1发挥抑制肿瘤作用的过程中伴有Akt信号通路的参与。大样本量的临床样本分析结果进一步表明MYSM1的表达水平与结肠癌分期相关，与患者生存时间正相关，显示出MYSM1的表达水平可以作为判断结肠癌预后指标。本课题的运行阐明了MYSM1对结肠癌恶性表型和行为的抑制作用及其分子机制，为结肠癌的防治提供了新的潜在靶点，为系统认识肿瘤表观遗传网络提供新线索。