竇佳，蘇烏云

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，呼和浩特 010059)

腫瘤的發(fā)生是遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)共同作用、多種因素共同參與的過程。腫瘤發(fā)生發(fā)展的遺傳學(xué)改變通過DNA堿基序列突變、缺失、插入和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等方式完成，與遺傳學(xué)相比，表觀遺傳學(xué)可致遺傳基因表達(dá)發(fā)生改變，但遺傳基因無DNA堿基序列的改變，主要通過組蛋白的結(jié)合和不同的修飾產(chǎn)生生命現(xiàn)象的多態(tài)性。在表觀遺傳學(xué)中，甲基化、組蛋白修飾和異常表達(dá)等均參與了腫瘤的形成和侵襲過程，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展、耐藥，并對(duì)腫瘤預(yù)后產(chǎn)生影響。p16是結(jié)直腸癌癌基因重要調(diào)控基因之一，李天煜和陳利生[1]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸腫瘤中p16發(fā)生甲基化；存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移乳腺癌患者的CCND2，RAR-β等基因的甲基化明顯增高。組蛋白的修飾主要包括乙酰化和甲基化兩種方式，其中組蛋白乙?；蓪?dǎo)致腎母細(xì)胞瘤相關(guān)抑癌基因、熱激蛋白基因等部分基因開始轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而使其表達(dá)水平升高；此外，組蛋白去乙酰/甲基化酶1還可與乳腺癌轉(zhuǎn)移抑制基因-1啟動(dòng)子結(jié)合，從而抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移抑制基因-1的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致乳腺癌轉(zhuǎn)移[2]。此外，Scartozzi等[3]對(duì)卵巢癌的研究發(fā)現(xiàn)，hMLH1基因可通過表觀遺傳學(xué)修飾發(fā)生沉默，降低鉑類藥物對(duì)卵巢癌的敏感性，導(dǎo)致卵巢癌患者對(duì)鉑類藥物耐藥。蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(protein arginine methyltransferase，PRMT)5是近年研究較多的表觀遺傳酶，與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)?，F(xiàn)就PRMT5生物學(xué)功能、PRMT5與惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系以及PRMT5抗腫瘤藥物的開發(fā)予以綜述。

1 PRMT5的生物學(xué)功能

PRMT家族是一類可將底物S-腺苷甲硫氨酸上的甲基轉(zhuǎn)移到精氨酸胍基氮原子上的酶[4]。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了11個(gè)PRMT家族成員，根據(jù)甲基化修飾方式的不同分為4類，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型均能夠催化生成ω-N單甲基，Ⅰ型的二甲基化產(chǎn)物不對(duì)稱，Ⅱ型的二甲基化產(chǎn)物對(duì)稱，Ⅳ型只能催化生成δ-N甲基化產(chǎn)物。

PRMT5是Ⅱ型PRMT家族成員之一，可與體內(nèi)多個(gè)伴侶蛋白結(jié)合形成復(fù)合物，通過催化多種組蛋白與非組蛋白底物對(duì)多種細(xì)胞起調(diào)節(jié)作用。核心組蛋白包括H2A、H2B、H3和H4，在細(xì)胞核中，PRMT5與swi/snf的相互作用導(dǎo)致底物啟動(dòng)子區(qū)組蛋白H2A、H3R4及H4R3發(fā)生對(duì)稱性修飾。有研究表明，組蛋白H4R3位點(diǎn)對(duì)稱二甲基化(H4R3me2s)可通過募集DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制下游周期調(diào)節(jié)因子與抑癌基因的轉(zhuǎn)錄[5]。PRMT5還參與了高爾基體裝配、核糖體生物合成和染色質(zhì)重塑等細(xì)胞過程，如在RNA剪接過程中，PRMT5與甲基化小體蛋白50(MEP50)、線粒體磷酸轉(zhuǎn)載體(pICIn)組裝成復(fù)合物，催化Sm樣蛋白D1、D3的C端發(fā)生二甲基化修飾，隨后，該修飾被運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存蛋白(SMN蛋白)的Tudor結(jié)構(gòu)域識(shí)別，從而影響剪接小體的組裝[6]；此外，PRMT5還可直接修飾多種轉(zhuǎn)錄因子，從而直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)及分化，如調(diào)節(jié)核因子κB、轉(zhuǎn)錄因子E2F-1等[7]。潰瘍性結(jié)腸炎患者中，PRMT5的表達(dá)與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的表達(dá)相反，可能與免疫治療存在緊密聯(lián)系[8]。

PRMT5與腫瘤的關(guān)系密切。一方面，PRMT5通過抑制腫瘤抑制因子(p53、細(xì)胞周期相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子E2F-1、腫瘤抑癌基因7、腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因23、凋亡相關(guān)蛋白4、視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤基因Rb等)的轉(zhuǎn)錄，為腫瘤的發(fā)生提供必備條件[9-11]；另一方面，PRMT5通過與LIM結(jié)構(gòu)域蛋白家族第三類Zyxin蛋白家族成員AJUBA蛋白的非LIM結(jié)構(gòu)域相互作用，共同抑制鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子SNAIL，以降低上皮鈣黏素的表達(dá)，為腫瘤的遷徙創(chuàng)造條件[12]。

2 PRMT5與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

許多人類疾病的PRMT5表達(dá)均異常，尤其是腫瘤，如血液、呼吸及消化系統(tǒng)腫瘤患者的PRMT5呈高表達(dá)[13]。因此，PRMT5被認(rèn)為是腫瘤的致癌基因。

2.1PRMT5與白血病和淋巴瘤 白血病及套細(xì)胞淋巴瘤患者的PRMT5表達(dá)水平較高[14-15]。Mei等[16]對(duì)小兒急性淋巴細(xì)胞白血病的研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5過表達(dá)可促進(jìn)小兒B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病的發(fā)生；且PRMT5在轉(zhuǎn)化的慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞系中也呈過表達(dá)。為了進(jìn)一步了解PRMT5介導(dǎo)的組蛋白甲基化對(duì)惡性腫瘤的影響，Wang等[17]對(duì)正常人群和B淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化人群PRMT5表達(dá)的研究表明，微RNA(microRNA，miRNA/miR)-19a、miR-25、miR-32、miR-92、miR-92b和miR-96的表達(dá)改變可引起PRMT5過表達(dá)，并導(dǎo)致H3R8和H4R3的全局對(duì)稱甲基化增加。

PRMT5是維持EB病毒介導(dǎo)B細(xì)胞淋巴瘤惡性表型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。Alinari等[18]對(duì)B細(xì)胞淋巴瘤惡性表型的研究發(fā)現(xiàn)，抑制PRMT5表達(dá)可減少EB病毒介導(dǎo)的B細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而阻斷B細(xì)胞淋巴瘤惡性表型的發(fā)展。此外，Pal等[19]研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5可與細(xì)胞周期蛋白D1共同作用促進(jìn)淋巴瘤發(fā)生，且慢性淋巴瘤的miR-92b/miR-96亦可調(diào)節(jié)PRMT5的表達(dá) 。由此可見，PRMT5表達(dá)在白血病和淋巴瘤發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮了重要作用，全面了解PRMT5致白血病和淋巴瘤的作用機(jī)制，將為白血病和淋巴瘤的治療提供新的思路。

2.2PRMT5與肺癌 PRMT5在肺癌組織的表達(dá)明顯高于鄰近正常組織，且不同臨床病理特征肺癌患者的PRMT5表達(dá)存在差異[20]。Sheng和Wang[21]對(duì)肺癌周期進(jìn)展及癌細(xì)胞生長(zhǎng)和分化過程的研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5/p44通過增加Rb磷酸化、阻礙p21表達(dá)加快細(xì)胞由G1期向S期的進(jìn)展；還可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。精氨酸50烯醇化酶-1是腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)所必需的，Zakrzewicz等[22]對(duì)肺腺癌細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖可刺激PRMT5的表達(dá)，催化糖酵解酶的單甲基化，進(jìn)而生成促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移的精氨酸50烯醇化酶-1。另有研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5可抑制miR-99家族轉(zhuǎn)錄，增加表皮生長(zhǎng)因子受體3表達(dá)，激活胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2和蛋白激酶B表達(dá)，最終導(dǎo)致肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[23]。此外，PRMT5與肺癌的發(fā)生密切相關(guān)，肺腺癌和肺鱗癌組織PRMT5和MEP50的表達(dá)水平顯著升高，PRMT5和MEP50通過組蛋白H3R2位點(diǎn)對(duì)稱二甲基化(H3R2me2s)發(fā)揮基因激活作用，通過H4R3me2s發(fā)揮基因抑制作用[24]。

2.3PRMT5與乳腺癌 近年來，乳腺癌的發(fā)病率逐年升高，嚴(yán)重威脅人類健康。有研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者PRMT5的表達(dá)水平顯著升高，可能與核因子κB影響腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子4表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)PRMT5表達(dá)，導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞增殖有關(guān)[25]。不同病理類型乳腺癌PRMT5的表達(dá)存在差異，三陰性乳腺癌PRMT5的表達(dá)水平最高[26]。對(duì)乳腺癌原位模型的研究發(fā)現(xiàn)，凋亡相關(guān)蛋白4與PRMT5的共表達(dá)可加快腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[27]。敲除PRMT5后，乳腺癌磷酸化-胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶及Bcl-2基因的表達(dá)水平均降低，PRMT5與增殖細(xì)胞相關(guān)核抗原Ki-67的表達(dá)呈正相關(guān)，且轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者的PRMT5表達(dá)水平較原位乳腺癌患者明顯升高，人表皮生長(zhǎng)因子受體2(+)、三陰性乳腺癌及PRMT5高表達(dá)乳腺癌的總生存率明顯降低。此外，PRMT5還可通過調(diào)節(jié)乳腺癌中的OCT4/A(由Pou5FI基因編碼產(chǎn)生的含POU結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一)、Krüppel樣因子4和CMYC可易位基因改變?nèi)橄侔┘?xì)胞的干性，影響化療藥物的治療效果，且乳腺癌細(xì)胞的干性改變通過PRMT5調(diào)節(jié)組蛋白甲基化和叉頭框蛋白1的表達(dá)實(shí)現(xiàn)[28-29]。Kong等[30]研究發(fā)現(xiàn)，多西他賽注射液治療PRMT5高表達(dá)乳腺癌細(xì)胞株(MDA-MB-231)的有效率較高，其機(jī)制可能與PRMT5高表達(dá)提高了乳腺癌G2/M期細(xì)胞百分比，并延長(zhǎng)了藥物作用時(shí)間有關(guān)。

2.4PRMT5與胃癌 胃癌是常見的消化系統(tǒng)的惡性腫瘤之一，預(yù)后較差，其發(fā)病原因尚不完全清楚。研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5在正常胃組織細(xì)胞質(zhì)呈低表達(dá)；而PRMT5在胃癌組織細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核呈高表達(dá)[31]。PRMT5表達(dá)減少可阻礙胃癌細(xì)胞的增殖。研究表明，miR-203a-3p可減少PRMT5的表達(dá)，阻礙胃癌細(xì)胞增殖[32]。PRMT5還可通過同源盒基因IRX1的表觀遺傳沉默促進(jìn)胃癌細(xì)胞的致瘤作用并促進(jìn)胃癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，Liu等[33]對(duì)胃癌SGC7901和NCI-N87細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，敲除PRMT5基因可阻礙胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和遷移。另有研究認(rèn)為，胃癌細(xì)胞PRMT5的表達(dá)水平升高與病變深度、分化類型、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)[34]。

2.5PRMT5與結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌的發(fā)病率及死亡率逐年升高，且有年輕化的趨勢(shì)，與飲食結(jié)構(gòu)及遺傳因素密切相關(guān)。更多的研究者正在對(duì)其進(jìn)行積極研究，希望可以通過快速便捷的方式來診斷結(jié)直腸癌、預(yù)測(cè)其預(yù)后或?yàn)槠渲委熖峁┬碌目赡?。結(jié)直腸癌患者PRMT5呈高表達(dá)，PRMT5可影響真核翻譯起始因子4E和表皮生長(zhǎng)因子受體3等致癌基因的精氨酸甲基化，在結(jié)直腸癌的發(fā)病中起重要作用[35]。既往研究發(fā)現(xiàn)，N-α-乙?；D(zhuǎn)移酶40及其相應(yīng)組蛋白H4的N端乙?；c結(jié)直腸癌的發(fā)生密切相關(guān)。Demetriadou等[36]研究發(fā)現(xiàn)，敲除N-α-乙?；D(zhuǎn)移酶40和N-α-乙?；D(zhuǎn)移酶40相應(yīng)組蛋白H4的N端乙酰化丟失均可下調(diào)PRMT5的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而使H4R3me2s的對(duì)稱二甲基化水平降低，從而抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。為了能夠早期發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸惡性腫瘤，Pak等[37]采用免疫組織化學(xué)染色方法對(duì)108例內(nèi)鏡手術(shù)切除組織樣本進(jìn)行PRMT5表達(dá)檢測(cè)的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核內(nèi)PRMT5的高表達(dá)是評(píng)估內(nèi)鏡切除黏膜下浸潤(rùn)早期結(jié)直腸癌的潛在有用標(biāo)志物，有助于結(jié)直腸癌的早期發(fā)現(xiàn)及預(yù)后判斷。

2.6PRMT5與其他惡性腫瘤 PRMT5的表達(dá)與多種惡性腫瘤密切相關(guān)，如肝癌、胰腺癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌。PRMT5通過調(diào)控共價(jià)閉環(huán)DNA抑制乙型肝炎病毒復(fù)制，從而延緩肝癌的發(fā)生[38]。朱凱等[39]采用免疫組織化學(xué)染色方法檢測(cè)323份肝癌組織樣本以及相應(yīng)正常肝組織樣本PRMT5表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5集中在細(xì)胞核外表達(dá)的肝癌患者預(yù)后較差。胰腺癌往往惡性程度較高，PRMT5在胰腺癌組織呈高表達(dá)，甲基化組蛋白H4R3阻礙了ST7的表達(dá)，導(dǎo)致胰腺癌的發(fā)生和發(fā)展；魏野等[40]通過對(duì)人卵巢癌HO8910的研究證實(shí)，PRMT5對(duì)卵巢癌細(xì)胞有增殖作用。Bao等[41]研究發(fā)現(xiàn)，PRMT5可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子E2F-1、上皮鈣黏素表達(dá)影響卵巢癌細(xì)胞的增殖、凋亡及轉(zhuǎn)移。PRMT5在不同病理類型子宮內(nèi)膜癌患者的表達(dá)水平不同，在子宮內(nèi)膜樣腺癌中的表達(dá)水平較高，而在子宮黏液腺癌中幾乎不表達(dá)。子宮內(nèi)膜癌中，PRMT5與細(xì)胞周期蛋白D1、增殖細(xì)胞相關(guān)核抗原ki-67和可易位基因c-Myc 的表達(dá)呈正相關(guān)，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。此外，PRMT5還可通過調(diào)節(jié)雌激素受體完成子宮內(nèi)膜樣腺癌的增殖，并可與雄激素受體輔助激活蛋白-1和雌激素受體相互作用形成復(fù)合物，且隨著雌二醇水平的升高，PRMT5的表達(dá)受到抑制，這可能是激素治療內(nèi)分泌相關(guān)腫瘤的依據(jù)之一。

3 以PRMT5為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物開發(fā)

惡性腫瘤已嚴(yán)重威脅人類健康。打破傳統(tǒng)治療理念，尋求新型治療方法，成為腫瘤治療的新方向，表觀遺傳學(xué)的研究為惡性腫瘤患者的治療開辟了一條新的道路，其中對(duì)Ⅱ型精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶家族中PRMT5的研究較多。PRMT5在正常組織及腫瘤組織均有表達(dá)，多項(xiàng)研究表明，PRMT5在多種腫瘤呈高表達(dá)，且與患者預(yù)后有關(guān)[42-44]。因此，準(zhǔn)確有效地抑制PRMT5的表達(dá)成為以PRMT5為靶點(diǎn)抗腫瘤藥物的研究重點(diǎn)。

目前尚無治療效果確切的PRMT5抑制劑，以PRMT5為靶點(diǎn)的相關(guān)藥物篩選研究正在進(jìn)行中。Alinari等[18]利用建模PRMT5結(jié)構(gòu)篩選出具有抑制PRMT5作用的化合物46(CMP5)。隨后，Tarighat等[45]對(duì)化合物46進(jìn)行篩選和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，獲得了對(duì)PRMT5有特異性抑制作用，而對(duì)PRMT1、CARM1和PRMT7無明顯抑制作用的化合物47(HLCL-61)?；衔?6對(duì)EB病毒所致B細(xì)胞淋巴瘤患者的PRMT5異常表達(dá)具有明顯的抑制作用[46]。研究發(fā)現(xiàn)，以多樣性文庫和多種生物化學(xué)分析為參考進(jìn)行反復(fù)篩選，可得到化合物48(EPZ007345)，其對(duì)PRMT5-MEP50復(fù)合物IC50值約為0.3 μmol/L，隨后進(jìn)一步優(yōu)化可獲得對(duì)PRMT5具有高度選擇性但無法被肝微粒體代謝失活的化合物49(EPZ015666)[47-48]。目前，研究獲得的主要PRMT5抑制劑還包括蛋白精氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑1[49]、C9(7664243)、C9a(9032604)[50]和PR5-LL-CM01(PRMT5的新型選擇性小分子抑制劑)[51]。

4 小 結(jié)

表觀遺傳學(xué)研究在惡性腫瘤等疾病的研究中具有重要意義，尤其是表觀遺傳學(xué)酶的研究。表觀遺傳學(xué)酶的表達(dá)水平可用于評(píng)估惡性腫瘤等疾病的發(fā)生及其預(yù)后，表觀遺傳學(xué)酶——PRMT5可參與細(xì)胞的多種生理和病理過程，并在多種惡性腫瘤細(xì)胞中異常表達(dá)。目前，PRMT5在各種惡性腫瘤中的作用機(jī)制尚不明確，且關(guān)于PRMT5抑制劑的研究仍處于研究階段。對(duì)PRMT5的深入研究將有助于PRMT5的作用機(jī)制的明確，并可推進(jìn)以PRMT5為精準(zhǔn)靶標(biāo)藥物的研發(fā)，未來高效、毒副作用低的PRMT5抑制劑的成功研發(fā)將為惡性腫瘤的治療帶來新的希望。