PRMT5调控ALKBH7增强DNA损伤修复在乳腺癌阿霉素耐药过程中的功能和机制研究

Doxorubicin was the cornerstone of breast cancer chemotherapy, but the drug resistance in treatment greatly limited its clinical application. Recent studies have shown that the increased chemotherapy resistance of doxorubicin was linked to the enhanced ability of DNA damage repair of breast cancer cells, but the mechanism have not been clarified. Our study have found that PRMT5 was highly expressed in breast cancer tissues, the expression level of PRMT5 was negatively correlated with the chemotherapy response of doxorubicin of breast cancer patients, and the overexpression of PRMT5 promoted DNA damage repair of tumor cells. Through mass spectrometry, we screened out a protein called ALKBH7, which could interact with PRMT5, and initially confirmed that PRMT5 can affect its stability by regulating the methylation status of the protein and promote DNA damage repair of breast cancer cells. On this base, we will analyze the molecular mechanism of the process which PRMT5 promote DNA damage repair by regulating ALKBH7 and clarify the role of PRMT5 in chemotherapy resistance in vitro and in vivo through molecular cloning, biological model construction and tissue sample analysis. We will further identify the clinical significance of PRMT5 in the treatment of breast cancer. These studies can further reveal the role of PRMT5 in breast cancer and provide a new theoretical basis for solving the problem of chemoresistance in breast cancer.

阿霉素是乳腺癌化疗的基石药物，但耐药问题极大地限制其临床应用。研究表明阿霉素耐药的肿瘤细胞DNA损伤修复能力异常增强，但机制尚未完全阐明。PRMT5是一种甲基转移酶，在多种肿瘤的发生发展中有重要作用。我们前期发现PRMT5在乳腺癌组织中高表达，且其表达水平与肿瘤对阿霉素化疗的敏感性负相关，同时PRMT5过表达可促进肿瘤细胞的DNA损伤修复能力。通过质谱技术我们筛选出可直接与PRMT5相互作用的蛋白ALKBH7，并初步证实PRMT5可甲基化修饰ALKBH7增强其蛋白稳定性，进而促进细胞DNA损伤修复。基于此，本课题将通过分子克隆、细胞动物模型构建及组织样本分析等手段，深入解析PRMT5调控ALKBH7促进DNA损伤修复的分子机制，并分别在细胞和动物水平阐明其功能，最终明确其在乳腺癌治疗中的临床意义。这些研究将进一步揭示PRMT5在乳腺癌中的作用，为解决乳腺癌化疗耐药问题提供新的理论依据。

乳腺癌目前已成为女性发病率最高的恶性肿瘤，其死亡率位居女性恶性肿瘤第二位，严重威胁女性生命健康。化疗在乳腺癌治疗中占有举足轻重的地位，其中蒽环类药物作为乳腺癌化疗的基石药物，在乳腺癌患者的治疗中起到了重要作用，但其耐药性的产生也成为乳腺癌治疗领域的重大挑战。近年研究结果提示阿霉素耐药的主要机制与肿瘤细胞DNA损伤修复能力异常增强有关。PRMT5作为一种精氨酸甲基转移酶，既往研究提示其能增强肿瘤细胞DNA损伤修复能力，我们课题组前期研究结果显示，PRMT5高表达预示乳腺癌患者预后不良，并促进乳腺癌的阿霉素耐药。N6-腺苷酸甲基化（m6A）是RNA最常见的修饰方式，是由RNA甲基化酶及去甲基化酶共同参与的动态平衡过程，大量研究显示，m6A修饰酶功能异常与肿瘤发生发展密切相关。在本项目的研究中，我们通过细胞动物实验，分子生物学，生物信息学分析及临床标本数据验证，对PRMT5促进阿霉素耐药的作用进行了探究，研究结果显示PRMT5可甲基化ALKBH7，抑制其被E3泛素连接酶FBW7降解，从而增加其稳定性，胞质中上调的ALKBH7与RNA去甲基化酶ALKBH5结合促进后者入核，ALKBH5入核后降低 BRCA1 mRNA的m6A甲基化水平，进而促进BRCA1 mRNA及蛋白质表达升高，最终促进乳腺癌阿霉素耐药。同时我们还筛选得到了PRMT5的新型抑制剂他达拉非，并在细胞水平和动物水平证实其对乳腺癌细胞阿霉素治疗的增敏作用。本项目进一步揭示了PRMT5在乳腺癌中的作用，为解决乳腺癌化疗耐药问题提供了新的理论依据。