破解PRMT5调控RNA m6A去甲基化修饰促进乳腺癌阿霉素耐药新机制

蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）在乳腺癌等多种肿瘤组织中高表达，可以促进乳腺癌肿瘤干细胞的干性维持和自我更新能力，调控着肿瘤发生和耐药等多种恶性行为，在肿瘤的复发转移过程中发挥着重要作用。

RNA m6A甲基化修饰是RNA最为丰富的修饰方式之一，参与调控了从RNA 剪接加工、核输出、翻译和RNA 降解等RNA生命周期的各个阶段。m6A甲基化修饰是一个动态可逆的过程，分别由甲基转移酶复合体（Writers）、去甲基化酶（Erasers）和识别复合体（Readers）组成。其中，Erasers介导RNA 的去甲基化修饰过程，可擦除甲基化修饰基团，由去甲基化酶ALKBH5和FTO所承担。目前认为，RNA去甲基化酶ALKBH5仅定位于细胞核中，通过解除靶RNA的m6A修饰状态，改变其表达水平而发挥调控功能。多项研究显示，ALKBH5在肿瘤组织中显著高表达，可促进乳腺癌细胞的侵袭、干细胞特性维持和动物在体转移能力。然而，ALKBH5在阿霉素等化疗药物作用下，其亚细胞分布和功能是否发生改变不得而知；同时，ALKBH5是否参与乳腺癌的阿霉素敏感性调控过程、其详细的分子机制如何都有待明确。

空军军医大学张健/凌瑞教授课题组前期发现PRMT5在乳腺癌肿瘤组织中表达升高，并且PRMT5 可以通过上调KLF4、Myc和OCT4等分子的表达，促进乳腺癌细胞的干性维持；特别是，PRMT5 在阿霉素耐药乳腺癌细胞中的表达明显增加。近日，课题组详细解析了PRMT5调控乳腺癌细胞RNA m6A甲基化修饰介导阿霉素耐药的分子机制。他们发现阿霉素可以增加乳腺癌细胞的RNA m6A甲基化修饰状态，而PRMT5可以抑制阿霉素的诱导效应。进一步的机制研究显示，PRMT5可使ALKBH7发生对称性二甲基化，而这种甲基化修饰有助于防止FBW7α介导的泛素化降解过程，是维持ALKBH7蛋白质稳定性的必需条件；ALKBH7可进一步与RNA m6A去甲基化酶ALKBH5形成复合物，并促进ALKBH5转位入核，增强其RNA去甲基化修饰功能；MeRIP-Seq和RNA-Seq联合分析，发现PRMT5可通过增强ALKBH5转位入核抑制BRCA1 mRNA的m6A甲基化水平，增加BRCA1 mRNA的稳定性和表达水平，进而增强乳腺癌细胞DNA损伤修复能力，从而降低阿霉素的治疗敏感性（见示意图）。

PRMT5调控ALKBH5转位入核增强乳腺癌阿霉素耐药性的作用示意图

特别是，目前已有多个针对PRMT5的抑制剂处于临床前研究阶段。课题组与军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所周文霞教授团队合作，从已经上市的1813种小分子药物库中，采用虚拟筛选和分子对接技术证实他达拉非（Tadalafil）是一个新型的PRMT5抑制剂。利用一系列的细胞和小鼠PDX动物在体功能实验，证实Tadalafil可显著增强乳腺癌细胞的阿霉素治疗敏感性，并且这一效应是通过抑制PRMT5及DNA损伤修复效应实现的。

研究论文以PRMT5 regulates RNA m6A demethylation for doxorubicin sensitivity in breast cancer为题于2022年3月9日在线发表于Molecular Therapy期刊。该研究是ALKBH5介导的RNA m6A去甲基化修饰研究领域的新突破，建立了亚细胞分布动态变化的m6A甲基化修饰全新理论体系，也为基于PRMT5为靶点克服乳腺癌阿霉素耐药提供了重要依据。

博士研究生吴颖、王哲、军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所韩露副研究员、科研助理国志浩为论文的共同第一作者；空军军医大学基础医学院张健教授、第一附属医院凌瑞教授和军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所周文霞研究员为论文的共同通讯作者。在课题的实施过程中，得到了中科院昆明动物所陈策实研究员、复旦大学生物医学研究院和肿瘤医院柳素玲教授的大力支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2022.03.003

制版人：十一

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