PRMT6

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Jerry 导读： 胶质母细胞瘤（GBM）是成人最常见和致死性最高的原发性脑肿瘤，尽管其发病率低于其他系统性恶性肿瘤，但预后极差。 4月18日，中国医科大学研究人员在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》发表了研究论文，题为“PRMT6-mediated transcriptional activation of ythdf2 promotes glioblastoma migration, invasion, and emt via the wnt–β-catenin pathway”。 本研究结果表明，PRMT6-YTHDF2-Wnt-β-Catenin轴在体内外促进GBM迁移、侵袭和上皮细胞-间充质转化（EMT），可能作为GBM的治疗靶点。 https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-024-03038-3#Sec32 研究背景 01 神经胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤。尽管治疗方法取得了显著进展，但神经胶质瘤，尤其是多形性胶质母细胞瘤的预后仍然较差，中位生存期仅为12-15个月。胶质母细胞瘤浸润周围的正常脑组织，使得手术切除和预防复发具有挑战性。目前，各种分子标志物，包括异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)、O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)和表皮生长因子受体(EGFR)，被临床用于评估预后和药物敏感性。尽管许多以前的研究已经描述了神经胶质瘤侵袭性生长的分子机制，但驱动其浸润性生长的关键分子机制仍不清楚。 基因和蛋白质表达调控的研究一直是胶质瘤研究的重点，除了传统的转录表达调控外，表观遗传学调控也越来越受到重视，其中蛋白质精氨酸甲基化是一种广泛存在的翻译后修饰，在各种病理生理过程和疾病中发挥着重要作用。蛋白质精氨酸甲基转移酶6(PRMT6)属于I型PRMT酶家族，其基因位于第1染色体上，编码一种含有PRMT酶常见催化核心序列的蛋白质。研究表明PRMT6是缺氧的新靶点，在肿瘤的有氧糖酵解(瓦氏效应)过程中发挥重要作用。PRMT6还可以通过组蛋白H3R2me2a的甲基化修饰阻碍DNA甲基转移酶DNMT1的辅助因子UHRF1向染色质的招募，从而影响DNA的甲基化，引起肿瘤细胞普遍的DNA低甲基化状态，可见PRMT6具有广泛的重要功能，但其在癌症中的生物学意义尚不明确。 研究进展 02 在本研究中，研究人员首次证明了在胶质瘤细胞中YTHDF2结合m6A修饰的APC和GSK3β mRNA，促进其降解，从而激活Wnt-β-Catenin通路。 此外，研究人员还表明PRMT6和YTHDF2对胶质瘤迁移、侵袭和EMT的影响取决于Wnt-β-Catenin通路的激活。虽然本研究没有探讨PRMT6对胶质瘤细胞中m6A修饰的整体影响，但研究人员发现PRMT6影响APC和GSK3β mRNA的m6A修饰，因为过表达PRMT6降低了这些mRNA的m6A水平。这将蛋白质甲基化修饰与RNA甲基化机制联系起来，为胶质瘤发展和进展的表观遗传调控提供了新的见解。总之，本研究证实了PRMT6作为转录因子的辅因子，与CDK9合作促进YTHDF2表达，从而抑制YTHDF2靶基因APC和GSK3β的表达，并激活Wnt-β-Catenin通路。 这些发现揭示了PRMT6-YTHDF2-Wnt-β-Catenin轴在GBM恶性表型中的作用，为GBM治疗提供了潜在的有效治疗靶点。 PRMT6通过YTHDF2促进同种异种胶质瘤侵袭性生长和EMT 研究结论 03 本研究阐明了PRMT6通过YTDHF2的转录上调激活Wnt-β-Catenin通路，强调了PRMT6- ythdf2 -Wnt-β-Catenin轴在体外和体内环境中促进GBM的迁移，侵袭和EMT的重要性。此外，它还证明了PRMT6小分子抑制剂在体外抑制这些恶性特征的有效性。 本研究将蛋白质甲基化和RNA甲基化机制联系起来，为探索GBM发病和进展中的表观遗传调控提供了新的视角。 参考资料： https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-024-03038-3#Sec32 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 上海｜06月14日-16日 ▶ 第六届上海国际癌症大会将于6月14-16日在上海举办，学科交叉，共同推进肿瘤研究与诊治多模态！ 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情

2024年4月4日，叶飞教授等人在Journal of Medicinal Chemistry上发表题为“Development of (2-(Benzyloxy)phenyl)methanamine Derivatives as Potent and Selective Inhibitors of CARM1 for the Treatment of Melanoma”的文章。在这篇文章中，作者等人设计了一系列高效和高选择性的CARM1抑制剂；其中，化合物17e展现出非凡的药效和选择性（IC50 = 2 ± 1 nM），同时对黑色素瘤细胞系有显著的抗增殖活性。此外，化合物17e在黑色素异种移植模型中有良好的抗肿瘤活性，这意味着该化合物作为一种潜在的抗癌药物值得进一步研究。蛋白质精氨酸甲基化是由精氨酸甲基转移酶（PRMTs）催化的一种重要的翻译后修饰。PRMTs利用S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作为甲基供体去执行这一催化过程，从而产生S-腺苷-l-高半胱氨酸（SAH或AdoHcy）和甲基化底物。PRMT有9个成员：PRMT1到9，根据其甲基化不同可分为I型，II型和III型。I型PRMTs（PRMT1、2、3、4、6和8）催化单甲基化和不对称甲基化，产生ω-NG-单甲基精氨酸（MMA）或ω-NG和Ng-不对称二甲基精氨酸（aDMA）；II型PRMTs（PRMT5和9）催化单甲基化和对称二甲基化，产生MMA或ω-NG和NG对称二甲基精氨酸（sDMA）；III型PRMT（PRMT7）是只能催化单甲基化，专门产生MMA。与大多数的PRMTs相比，PRMT4又称为共激活因子相关的精氨酸甲基转移酶1（CARM1），表现出一个松散的作用基序，不会轻易被其他PRMTs识别，因此这是CARM1在其底物识别方面具有独特性的原因。另外，在胚胎的发育过程中，CARM1耐受性缺失意味着与靶向PRMT1或PRMT5抑制剂相比，CARM1抑制剂可能提供更广泛的治疗窗。这独特方面突出了CARM1作为治疗干预靶点的潜在优势。CARM1能够甲基化各种组蛋白和非组蛋白底物，包括H3R2、H3R17、H3R26、7RUNX1、BAF155、8PABP1、和TARPP。值得注意的是，组蛋白H3R17和H3R26的甲基化是CARM1的一个特殊的特点。因此，CARM1在多种细胞过程中发挥作用，包括细胞自噬、代谢、早期发育和mRNA的预剪接。由于其重要的生物学功能，越来越多的证据表明CARM1的过表达与多种癌症有关，包括乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、结直肠癌、肺癌、肝癌、胃癌、白血病和黑色素瘤。另外，Kumar等人发现抑制CARM1可以通过对肿瘤细胞和T细胞的双重作用对耐药肿瘤进行免疫治疗。因此，CARM1是癌症治疗的一个潜在靶点，特别是对耐药肿瘤。作者提出目前大多数具有肿瘤抑制作用的CARM1抑制剂主要是针对血液肿瘤，而针对实体肿瘤的抑制剂却很少，其疗效也有限。因此，文章重点致力于更有效的CARM1抑制剂的开发，特别是提高对实体肿瘤的选择性和疗效。在前期研究工作中，作者报告了ZL-28-6 (6)对CARM1表现出强效的抑制作用，但其选择性没有明显提高（图1）。因此，对化合物6进行结构修饰旨在进一步提高该化合物的选择性和抑制活性。图1 化合物6的结构及生物活性作者把化合物6的化学结构分为三个部分。首先，N, N-二甲基乙二胺的尾部基团插入入口通道，模拟底物精氨酸的侧链，与残基E257和E266形成氢键和盐桥，这对CARM1的催化活性至关重要。第二，中间的苯环与保守的疏水界面相互作用。第三，位于非保守区域的头部基团。此外，该化合物两个芳环之间的乙氧基增加了两个芳香环之间的灵活性，导致π−π与F152的相互作用；头部基团的氯原子与Q148形成卤素键，从而增加了对CARM1的抑制活性。（图2）图2 化合物6与CARM1的相互作用因此，作者以化合物6作为先导化合物，针对头部和尾部进行结构修饰得到一系列衍生物，评价了合成衍生物对CARM1和PRMT1的抑制活性。其中与先导化合物相比，化合物14g、14h、17e、17g和17h对CARM1抑制作用更好，同时对PRMT1抑制活性较弱（表1）。初步评价了这五个化合物在浓度为1 μM和10 μM下在A375和A2058黑色素瘤细胞系中的抗增殖活性，结果发现这些化合物在黑色素瘤细胞系中均表现出显著的增殖抑制作用，超过了已报道的阳性CARM1抑制剂EZM2302（表2）。随后，作者评价了这些化合物在小鼠肝微粒体中的代谢稳定性，化合物17e具有较低的体外清除率（CL = 132 mL/min/kg）以及半衰期延长（T1/2 = 41.55 min），展现出较高的微粒体代谢稳定性（表3）。因此，基于酶活性、细胞活性和体外代谢稳定性的评估，作者最终选择了化合物17e进行进一步的研究。表1衍生物对CARM1和PRMT1的抑制作用表2 选定的潜在CARM1抑制剂对两种细胞系的抗增殖活性表3 化合物在小鼠肝脏微粒体中的代谢稳定性首先，评估了化合物17e对不同癌细胞和正常乳腺细胞MDA-KB2的抑制作用。结果发现该化合物对黑色素瘤细胞A375具有特异性的抗增殖作用。此外，化合物17e抑制MDA-KB2细胞生长（IC50= 6.60 μM），但比A375的抗增殖半抑制浓度值大12倍，表明其有良好的安全性。图3 化合物17e对7种细胞系的抗增殖作用接下来评价了化合物17e对不同PRMTs的选择性。结果表明该化合物对不同的PRMTs表现出良好的选择性，PRMT1超过100倍，PRMT3超过450倍，PRMT6和PRMT8的选择性均超过30倍。此外，在浓度为100 μM时，17e对PRMT5和PRMT7均无抑制作用，这些结果表明该化合物具有显著的选择性。图4 化合物17e的选择性评价随后分析了化合物17e与CARM1的结合模式，利用分子对接技术预测了CARM1/17e复合物的结构，并进行了200 ns的分子动力学（MD）模拟，结果显示化合物17e在150 ns后达到平衡（图5 A）。紧接着利用MM-PBSA方法进行MD模拟，对相对结合能进行残基分解，研究与17e结合的关键氨基酸残基。Y149、F152、Y153、Q446氨基酸与化合物17e头部的苯和噻唑环形成π−π堆叠和疏水作用；氨基酸E257、M259、E266、H414和W415与化合物17e的尾部形成氢键相互作用（图5 B-D）。值得注意的是，F152和Q446在I型PRMT中是不保守的，表明它们与化合物17e的高选择性有潜在的关键作用（图5 E）。图5 （A）蛋白质和化合物17e的RMSD运动轨迹；（B-D）化合物17e与氨基酸的相互作用模式；（E）CARM1与PRMT1、3、6和8的序列比对随后，使用细胞热位移试验（CETSA）测定化合物17e是否可以进入细胞直接与CARM1蛋白相互作用。结果表明化合物17e以浓度依赖性的方式增强了CARM1的蛋白热稳定性，说明化合物17e可以进入细胞并直接与CARM1结合（图6 A，B）。此外为了探究17e是否能抑制细胞中CARM1的甲基化活性，作者检测了与17e孵育后CARM1底物的甲基化变化。用17e处理A375细胞72 h，结果显示化合物17e以剂量依赖的方式降低不对称二甲基-PABP1和整体aDMA的水平（图6 C）。另外，在A2058细胞中，17e也呈剂量依赖性地降低了不对称二甲基-PABP1的水平（图6 D）。这些发现证实了化合物17e可以通过抑制CARM1的甲基转移酶活性来影响细胞中CARM1底物的不对称二甲基化。图6 （A-B）化合物17e与CARM1蛋白之间的相互作用；（C）化合物17e降低A375中的精氨酸甲基化水平；（D）化合物17e降低A2058中的精氨酸甲基化水平最后，作者研究了化合物17e在体内的抗肿瘤活性，通过建立A375异种移植BALB/c裸鼠，分别以10 mg/kg/d和25 mg/kg/d腹腔注射药，持续14天。结果发现，化合物17e在体内可显著抑制肿瘤生长，肿瘤生长抑制率（TGI）分别为63%（25 mg/kg）和55%（10 mg/kg）（图7 A-D），并且没有明显的毒性。此外，通过蛋白印迹分析了肿瘤组织中aDMA、PABP1和PABP1me2a的水平，结果显示不对称二甲基化显著降低，这与细胞研究的结果一致（图7 E）。图7 化合物17e在A375细胞来源的异种移植物中的体内抗肿瘤活性。（A）肿瘤体积；（B）体重；（C）化合物17e处理后小鼠肿瘤重量；（D）对照组和治疗组肿瘤体积的视觉图；（E）蛋白免疫印记检测PABP1不对称二甲基化和aDMA水平在本研究中，作者采用结构辅助药物设计，对先前鉴定的I型PRMT抑制剂化合物6进行化学修饰，得到了一系列衍生物。值得注意的是，化合物17e对CARM1表现出显著的抑制活性，并对其他PRMT表现出较高的选择性。化合物17e有效抑制各种肿瘤细胞的生长，特别是黑色素瘤A375细胞，在A375异种移植模型中也显示出了抗肿瘤活性，没有引起明显的毒性。总之，化合物17e是一种高选择性和高效的CARM1抑制剂，具有良好的药理活性。这一发现为探索精氨酸甲基化调节作为一种新的癌症治疗策略铺平了道路。原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c02265声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

该研究解析了白血病发生过程中RNA m6A修饰变化规律，阐明了PRMT6-MFSD2A信号轴调控白血病干细胞干性维持的重要功能 急性髓系白血病（AML）是一类由于髓系祖细胞分化阻滞、恶性增殖引起的恶性血液肿瘤。遗传或表观遗传变化积累将正常造血干/祖细胞（HSPCs）转化为白血病干细胞（LSCs），从而起始AML发生发展。AML临床治疗仍然面临巨大挑战，目前多采用联合化疗方式，预后较差，5年总体生存率小于30%。因此，迫切需要深入探索AML发病机制、寻找新的治疗靶点和探索新的治疗策略。 武汉大学医学研究院/免疫与代谢前沿科学中心/口腔医学院/泰康生命医学中心张好建团队在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为：Decoding m6A RNA methylome identifies PRMT6-regulated lipid transport promoting AML stem cell maintenance 的研究论文。 该研究解码了AML发生过程中RNA m6A修饰动态变化，发现了关键分子PRMT6并阐明其调控AML发生发展和LSC功能的重要作用与机制，为AML临床治疗提供潜在治疗策略。 在这项研究中，研究团队通过MeRIP-seq 测序方法解码了白血病起始细胞（LICs）的RNA m6A修饰组学，确定了3587个高可信度的m6A修饰靶点；与正常造血干祖细胞群体的m6A修饰组进行比较并结合表达水平变化分析，发现在AML发生过程中m6A修饰正调控干细胞自我更新相关基因表达，提示m6A参与白血病起始细胞干性获得。鉴于不同阅读蛋白在m6A修饰mRNA的命运决定中起重要作用，研究团队通过RIP-seq解析了不同阅读蛋白在白血病起始细胞中的靶点。 该研究进一步聚焦于阅读蛋白IGF2BP2，发现其表达在AML病人样品中高表达，并与患者不良预后息息相关；IGF2BP2 缺失促进细胞凋亡，损伤白血病干细胞功能并抑制AML发生发展。有意思的是，研究团队在白血病起始细胞自我更新相关潜在关键基因中发现了蛋白精氨酸甲基转移酶PRMT6，证实IGF2BP2识别PRMT6 mRNA稳定性受到IGF2BP2 调控，是IGF2BP2下游功能靶点。研究团队发现PRMT6在AML样本中高表达，维持了白血病干细胞功能；PRMT6敲除则抑制了AML发生发展。 该研究进一步证实PRMT6抑制剂EPZ020411能有效抑制白血病干细胞功能。已有研究表明PRMT6主要催化抑制性标记H3R2me2a形成。研究团队通过开展H3R2me2a ChIP-seq，并整合分析RNA-seq数据，发现PRMT6下游关键靶基因脂质转运分子MFSD2A。证实PRMT6通过催化H3R2me2a 修饰抑制MFSD2A表达，从而调控脂肪酸比如二十二碳六烯酸DHA的转运，维持白血病干细胞功能。 综上，该研究解析了白血病发生过程中RNA m6A修饰变化规律，阐明了PRMT6-MFSD2A信号轴调控白血病干细胞干性维持的重要功能，揭示了PRMT6抑制剂EPZ020411杀伤白血病干细胞并抑制AML发生发展的潜力。该工作将有助于我们深入理解AML发病机制，将为AML临床治疗提供重要理论依据和靶向新策略。 据悉，该研究是张好建团队相继于2020年5月、2021年10月在 Cell Stem Cell 发表的两项工作的深入。 武汉大学免疫与代谢前沿科学中心/医学研究院博士生程颖、高竹英和张田田为论文的共同第一作者，张好建教授为论文通讯作者。武汉大学中南医院周芙玲教授、华中科技大学同济医学院附属协和医院黎玮明教授为本研究提供重要支持。该工作受到科技部重点研发计划干细胞专项、国家自然科学基金重点项目和青年项目、湖北省自然科学基金创新群体、武汉大学医学腾飞计划、中央高校自主科研项目等资助。