獻(xiàn)禮百年：藥學(xué)院劉文教授團(tuán)隊(duì)發(fā)文Nature 子刊揭示精氨酸甲基化修飾網(wǎng)絡(luò)及有關(guān)促癌機(jī)制
獻(xiàn)禮百年：藥學(xué)院劉文教授團(tuán)隊(duì)發(fā)文Nature 子刊揭示精氨酸甲基化修飾網(wǎng)絡(luò)及有關(guān)促癌機(jī)制
百年校慶來(lái)臨之際，藥學(xué)院劉文教授團(tuán)隊(duì)在Nature子刊Nature Communications雜志上發(fā)表論文，揭示了精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶家族蛋白介導(dǎo)的精氨酸甲基化修飾網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)同調(diào)控基因剪接和促癌機(jī)制。
精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（protein arginine methyltransferase, PRMT）家族蛋白及其介導(dǎo)的精氨酸甲基化修飾與癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。PRMT主要有9個(gè)成員：PRMT1到9。精氨酸甲基化修飾分為單甲基化、對(duì)稱(chēng)性雙甲基化和非對(duì)稱(chēng)性雙甲基化修飾。PRMT家族成員依據(jù)其催化的精氨酸甲基化修飾分為I，II，III三型，其中I型包括PRMT1，2，3，4，6和8，能催化單甲基化和非對(duì)稱(chēng)雙甲基化；II型包括PRMT5和9，能催化單甲基化和對(duì)稱(chēng)雙甲基化；III型的PRMT7只能催化單甲基化。大量研究報(bào)道了I型和II型PRMT的甲基化修飾底物的鑒定，但唯一一個(gè)III型PRMT 成員PRMT7的底物及其與I型和II型PRMT的底物的關(guān)系仍是未知。
研究團(tuán)隊(duì)利用高分辨率質(zhì)譜系統(tǒng)地鑒定了細(xì)胞中PRMT7的精氨酸甲基化底物（甲基組，methylome），并與PRMT4和PRMT5的底物進(jìn)行了比較分析，首次揭示了I型、II型和 III型PRMT介導(dǎo)的甲基化修飾網(wǎng)絡(luò)?；谒b定到的甲基化底物，研究團(tuán)隊(duì)集中研究PRMT4，5和7協(xié)同甲基化修飾RNA剪接因子hnRNPA1從而調(diào)控癌癥相關(guān)基因剪接和促癌的功能和分子機(jī)制。
首先，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)鑒定了蛋白質(zhì)組中PRMT7調(diào)控的精氨酸甲基化位點(diǎn)并揭示其介導(dǎo)的甲基化修飾的特征：PRMT7偏向于甲基化富含甘氨酸和精氨酸序列（RGG motif）；一個(gè)蛋白上經(jīng)常存在多個(gè)PRMT7甲基化位點(diǎn)，且這些位點(diǎn)附近氨基酸磷酸化頻率偏高；PRMT7調(diào)控的甲基化位點(diǎn)和附近的氨基酸在癌癥中的突變頻率偏高；PRMT7底物中富集與剪接體和RNA調(diào)控相關(guān)的蛋白。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)PRMT4和PRMT5底物的鑒定和比較發(fā)現(xiàn)，PRMT4、PRMT5和PRMT7甲基組共享一群與mRNA剪接相關(guān)的蛋白。RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)PRMT4、PRMT5和PRMT7共同調(diào)控一群和癌癥密切相關(guān)的基因可變剪接事件。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，PRMT4、PRMT5和PRMT7能以不同形式共同作用于RNA剪接因子（例如hnRNPA1）并且共同促進(jìn)其與mRNA前體（pre-mRNA）的結(jié)合，從而調(diào)控基因可變剪接。
臨床上發(fā)現(xiàn)PRMT家族成員在癌癥中經(jīng)常共表達(dá)并且高表達(dá)，但其具體的臨床意義不甚清楚。團(tuán)隊(duì)研究證實(shí)PRMT4、PRMT5和PRMT7在乳腺癌、結(jié)直腸癌和前列腺癌臨床樣品中均呈現(xiàn)高表達(dá)，并且PRMTs的高表達(dá)和hnRNPA1精氨酸甲基化的富集以及異常的選擇性剪接高度相關(guān)。在乳腺癌、結(jié)直腸癌和前列腺癌細(xì)胞中，PRMT4，PRMT5和PRMT7以及它們介導(dǎo)的hnRNPA1甲基化和剪接異構(gòu)體能有效促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)。最后，團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)特異性靶向PRMT4、PRMT5和PRMT7的活性小分子能有效抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，且三者聯(lián)合使用具有協(xié)同作用，這為相關(guān)癌癥治療提供了新的方向和途徑。
學(xué)院劉文教授為文章的通訊作者，課題組博士生李文娟、何耀輝和碩士生楊晶晶為共同第一作者。該研究工作獲得了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金，福建省衛(wèi)生教育聯(lián)合攻關(guān)計(jì)劃，廈門(mén)市科技計(jì)劃項(xiàng)目，廈門(mén)市科技重大專(zhuān)項(xiàng)和中央基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等多個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21963-1
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