蛋白質精氨酸甲基轉移酶5參與泌尿系統腫瘤發病的機制及其相關治療研究進展

郭晨明，王星，趙磊，周逢海

1甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院，蘭州 730000；2甘肅省人民醫院泌尿外科

表觀遺傳學已成為腫瘤研究的熱點領域之一。蛋白質精氨酸甲基化修飾通過RNA剪切、DNA轉錄、DNA損傷修復（DDR）、調控信號通路轉導、細胞周期、高爾基體修復及核糖體合成等過程，廣泛參與細胞增殖、分化、凋亡及腫瘤形成等過程［1-2］。蛋白質精氨酸甲基轉移酶（PRMT）主要通過翻譯后修飾底物蛋白參與生命過程的調控，以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作為甲基供體，通過PRMT的催化作用將SAM的甲基轉移至目的蛋白精氨酸胍基氮分子上。精氨酸甲基化有3種方式，分別為精氨酸單甲基化、不對稱精氨酸二甲基化和對稱精氨酸二甲基化。根據催化方式不同，PRMT可分為三種類型。Ⅰ型PRMT包 括PRMT1、PRMT2、PRMT3、PRMT4、PRMT6、PRMT8，催化產生精氨酸單甲基化、不對稱精氨酸二甲基化；Ⅱ型PRMT包括PRMT5、PRMT9，催化產生精氨酸單甲基化、對稱精氨酸二甲基化；Ⅲ型為PRMT7，僅催化產生精氨酸單甲基化［3］。PRMT5是重要的Ⅱ型PRMT，可通過甲基化組蛋白精氨酸殘基激活或抑制基因表達［4］。PRMT5還可通過催化其他多種蛋白質的甲基化來調節細胞進程，包括p53、Kruppel樣因子4、DEAD-box家族螺旋酶5、核因子κB（NF-κB）等［5-8］。PRMT5已被證實在肺癌、胃癌、結直腸癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤等多種腫瘤中高表達［9-13］，提示其在腫瘤的發生發展中發揮重要作用。但針對PRMT5在泌尿系統腫瘤中作用的研究并不多見。現就PRMT5參與泌尿系統腫瘤（前列腺癌、膀胱癌、腎細胞癌）發病的機制及其相關治療研究進行綜述，為進一步了解PRMT5與泌尿系統腫瘤的關系提供理論基礎。

1 PRMT5參與前列腺癌發病的機制及其相關治療

1.1 PRMT5參與前列腺癌發病的機制前列腺癌是發病率最高的泌尿系統惡性腫瘤。PRMT5在前列腺癌的DDR和雄激素受體（AR）信號轉導中發揮著關鍵作用。在前列腺癌細胞DDR中，PRMT5與pICln蛋白相互作用，作為參與同源重組、非同源末端連接和G2停滯的DDR基因（包括RAD51、BRCA1和BRCA2）的主要表觀遺傳激活劑，當DNA損傷時上調上述基因表達［14］。此外，PRMT5還調節與DDR相關的其他蛋白質（如p53［5］、Kruppel樣因子4［15］和酪氨酰-DNA磷酸二酯酶1［16］）。然而，PRMT5在前列腺癌細胞DDR中的作用還有待明確。DENG等［17］研究發現，PRMT5能夠激活前列腺癌細胞中AR的轉錄來促進前列腺癌細胞生長；PRMT5通過與Sp1相互作用被招募至AR啟動子周圍，并在AR基因的近端啟動子區域與依賴ATP的染色質重構因子Brg1形成復合物。BEKETOVA等［18］研究表明，敲除PRMT5基因可阻斷pICln蛋白與AR近端啟動子區域結合，說明PRMT5可將pICln蛋白招募到AR啟動子上來激活AR轉錄。研究發現，去勢抵抗性前列腺癌組織中，PRMT5、pICln蛋白表達與AR、AR剪切變異體7蛋白表達呈正相關。在具有不同AR再激活機制的去勢抵抗性前列腺癌細胞中，靶向PRMT5可抑制細胞增殖并下調AR、AR剪切變異體及AR靶基因的表達［19］。鑒于PRMT5在前列腺癌細胞AR信號轉導中的重要性，可以探索將PRMT5作為一種新的靶點用以治療去勢抵抗性前列腺癌。還有研究發現，前列腺癌細胞胞質內PRMT5表達能夠促進前列腺癌細胞生長，而細胞核內的PRMT5能夠抑制前列腺癌細胞生長［20］，其具體機制尚不清楚。

1.2 PRMT5在前列腺癌治療中的應用眾所周知，前列腺癌的雄激素非依賴性生長與腫瘤細胞的神經內分泌分化（NED）有關。OWENS等［21］研究發現，PRMT5可抑制輻射誘導的NED并使前列腺癌細胞對輻射敏感，其機制可能是在電離輻射誘導NED期間PRMT5、pICln蛋白或MEP50表達降低，提示靶向PRMT5有可能成為一種新的、有效的放射增敏方法。代亮［22］發現，PRMT5表達上調與前列腺癌發生多西他賽耐藥密切相關，其機制為PRMT5通過下游重要剪切因子SRSF1來調控Bcl-XL的表達，SRSF1高表達使得具有抗凋亡作用的Bcl-XL表達增高，從而使前列腺癌細胞處于抗凋亡與耐多西他賽的狀態。這提示PRMT5很有可能成為治療多西他賽耐藥前列腺癌的潛在靶點，該研究不但闡明了耐藥分子機制，而且為解決前列腺癌的多西他賽耐藥問題提供了理論依據。

2 PRMT5參與膀胱癌發病的機制及其相關治療

2.1 PRMT5參與膀胱癌發病的機制研究表明PRMT5在膀胱癌發生發展過程中發揮重要生物學作用。TAN等［23］利用Oncomine（http：//www.oncomine.com）及癌癥和腫瘤基因圖譜數據庫分析發現，PRMT5在膀胱癌組織中表達上調。體外和體內實驗發現，PRMT5在膀胱癌細胞中表達下調可抑制膀胱癌細胞的增殖和侵襲。此外，基因集富集分析表明，PRMT5敲除可導致膀胱癌細胞的細胞周期在G1/S期停滯、Akt失活及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白磷酸化。MA等［24］也通過癌癥和腫瘤基因圖譜數據庫和PCR檢測發現，PRMT5在膀胱癌組織和細胞中過度表達。ZHANG等［25］發現，PRMT5激活的c-Myc通過上調NF-κB通路活性促進膀胱癌的增殖和侵襲。體外研究發現，c-Myc低表達可減弱膀胱癌細胞的增殖和侵襲，使NF-κB通路失活。體內研究表明，抑制PRMT5可以下調c-Myc的表達，從而抑制膀胱癌的進展，其潛在機制與NF-κB通路有關。胡國棟［26］的研究也顯示，PRMT5可激活膀胱癌細胞中的NF-κB通路，上調其靶基因凋亡抑制因子Bcl-XL和c-IAP1的表達。然而，PRMT5在膀胱癌發生發展中的具體機制還有待深入研究。

2.2 PRMT5在膀胱癌治療中的應用徐衛東等［27］研究發現，膀胱癌組織中PRMT5高表達是預后不良的因素。結合膀胱癌組織的臨床病理參數分析，PRMT5高表達更傾向于分布在T3、T4期患者，有淋巴結轉移的膀胱癌患者預后更差。這提示PRMT5基因有可能成為膀胱癌的預后指標。上皮—間質轉化（EMT）在膀胱癌的侵襲轉移中起著關鍵作用。有學者［28］發現，circ-PRMT5在膀胱癌組織中高表達，與患者不良預后、腫瘤分期呈正相關。在膀胱癌細胞中敲低circ-PRMT5，可抑制腫瘤細胞遷移和侵襲。進一步研究發現，circ-PRMT5可結合并抑制miR-30c，使鋅指蛋白轉錄因子1表達升高并促進EMT，這有望為膀胱癌的綜合診治提供新思路。最近研究顯示，熱休克因子1（HSF1）能驅動多樣化的轉錄組以促進腫瘤生長，有望成為腫瘤的治療靶點。HUANG等［29］發現，HSF1的表達與膀胱癌的淋巴結轉移狀態、腫瘤分期和不良預后呈正相關。同時，HSF1可增強原發腫瘤細胞的EMT以啟動腫瘤轉移、淋巴結中腫瘤細胞增殖和巨噬細胞浸潤，繼而促進多步驟的淋巴結轉移。HSF1可與PRMT5相互作用，共同誘導H3R2me1和H3R2me2s表達，招募WD重復域蛋白5/混合系白血病復合物以增加H3K4me3表達，導致淋巴增強因子1、基質金屬蛋白酶9、CC趨化因子配體20和E2F轉錄因子2表達上調。可見，PRMT5高表達與膀胱癌總生存率降低有關，可能成為膀胱癌的治療靶點及預后指標。

3 PRMT5參與腎細胞癌發病的機制及其相關治療

3.1 PRMT5參與腎細胞癌發病的機制腎細胞癌是起源于腎小管上皮細胞的惡性腫瘤。腎透明細胞癌是最常見的腎臟惡性腫瘤，占腎細胞癌的75%～80%［30］。研究發現，PRMT5通過保持甾醇調節元件結合蛋白1（SREBP1）的穩定性，在腎透明細胞癌中具有促進脂質去飽和及細胞增殖的作用［31］。ZHANG等［32］進一步發現，lncRNA LINC01138在腎透明細胞癌中高表達。LINC01138通過SREBP1介導的脂質去飽和調節腎透明細胞癌的生長。LINC01138可與PRMT5相互作用，增加SREBP1的精氨酸甲基化和蛋白質穩定性，促進腎透明細胞癌中的脂質去飽和及細胞增殖；抑制PRMT5后，LINC01138失去對腎透明細胞癌的促增殖作用。該研究明確LINC01138是腎透明細胞癌細胞代謝異常的調節因子，為腫瘤的代謝治療提供了潛在靶點。目前針對PRMT5在腎細胞癌發病中作用的研究較少，機制尚不清楚，有待進一步探索。

3.2 PRMT5在腎細胞癌治療中的應用鄒海斌［33］分析了PRMT5在腎細胞癌組織中表達與腎細胞癌臨床參數、病理參數及預后的關系，并探討了PRMT5作為評估腎細胞癌進展程度和預后指標的可行性，結果發現，PRMT5表達水平與腎細胞癌最大直徑、TNM分期、淋巴結轉移呈正相關，與預后呈負相關。該研究有望為腎細胞癌預后評估提供新的參考。肉瘤樣分化是腎細胞癌高度侵襲性的病理特征，此類患者預后極差。XU等［34］利用來自大規模、全球、多中心測序的腎細胞癌樣本，首次證明MTAP/CDKN2A缺陷與腎細胞癌肉瘤樣分化顯著相關，同時發現免疫療法或合成致死性PRMT5抑制劑可能成為MTAP/CDKN2AMUT腎細胞癌患者的治療新選擇，該發現為腎細胞癌靶向治療提供了新思路。

總之，PRMT5可參與基因的轉錄調節、調控細胞信號轉導、影響蛋白質穩定性并能夠調節細胞增殖與分化，與泌尿系統腫瘤的發生發展密切相關。了解和掌握PRMT5與泌尿系統腫瘤的關系有助于充分認識泌尿系統腫瘤內在的發生機制，尋找有效治療靶點，開發新的治療藥物和治療方法。但PRMT5與泌尿系統腫瘤的相關研究仍處于早期階段，目前尚未總結出PRMT5在不同泌尿系統腫瘤中發揮作用的公認機制。此外，PRMT5自身會發生哪些翻譯后修飾，這些修飾對PRMT5功能發揮是否有影響，又有哪些相關信號通路參與其中，這些問題尚未解決。未來可進一步研究以PRMT5為中心的位點特異性復合物，探討PRMT5與其他轉錄和表觀遺傳調節因子的關系，為PRMT5在泌尿系統腫瘤中的表觀遺傳作用及其機制相關研究提供新的線索。