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肿瘤

精氨酸甲基化修饰网络促癌机制的探索

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2021-04-03
导读

表观基因组调节基因表达,这已被证明对细胞生长,分化,发育和疾病进展至关重要。表观遗传学改变可能是由DNA,RNA和组蛋白的多种修饰引起的。例如,组蛋白可以通过乙酰化,甲基化,磷酸化和泛素化等修饰。精氨酸甲基最早在70年代初发现并且在许多蛋白质后来,认识作为广泛的翻译后修饰(PTM)。它在信号转导,DNA损伤修复,基因转录,剪接调控和RNA代谢等方面起着重要作用。

关键字: 精氨酸甲基化 | 癌症

表观基因组调节基因表达,这已被证明对细胞生长,分化,发育和疾病进展至关重要。表观遗传学改变可能是由DNA,RNA和组蛋白的多种修饰引起的。例如,组蛋白可以通过乙酰化,甲基化,磷酸化和泛素化等修饰。精氨酸甲基最早在70年代初发现并且在许多蛋白质后来,认识作为广泛的翻译后修饰(PTM)。它在信号转导,DNA损伤修复,基因转录,剪接调控和RNA代谢等方面起着重要作用。

基于此,厦门大学细胞应激生物学国家重点实验室,厦门大学药学院刘文教授团队在《Nature Communications》杂志上发表论文: “Profiling PRMT methylome reveals roles of hnRNPA1 arginine methylation in RNA splicing and cell growth”,揭示了揭示hnRNPA1精氨酸甲基化在RNA剪接和细胞生长中的作用。

蛋白质精氨酸甲基化是常见的PTM,它不会改变氨基酸电荷,但会增加氨基酸的体积和疏水性,从而改变了高级蛋白质结构以及蛋白质-核酸和蛋白质-蛋白质的相互作用。根据产生的最终甲基精氨酸产物,PRMT家族可催化精氨酸甲基化。PRMT家族可将其分为三类(I,II和III)。在PRMT蛋白质家族,特别是PRMT1,PRMT4和PRMT5成员的底物的蛋白质组图谱,最近有报道。然而,由唯一的III型PRMT,PRMT7催化的精氨酸甲基化的全部范围及其与I和II型PRMT的相互作用仍然是未知的。在这项研究中,该研究团队采用了高分辨率的质谱方法来全面分析PRMT4-,5-和7-介导的甲基化。该研究团队揭示了PRMT4-,PRMT5-和PRMT7-甲基基因组共享一组与mRNA剪接有关的蛋白质,并共同调节了一系列剪接事件。剪接因子hnRNPA1的PRMT4、5和7介导的精氨酸甲基化参与了hnRNPA1与pre-mRNA的结合以及这三个PRMT共同调控的选择性剪接事件的调控。在乳腺癌,大肠癌和前列腺癌中,PRMT4、5和7上调,并与它们调节的甲基化组(如hnRNPA1)上的精氨酸甲基化水平较高相关。

接下来,该研究团队的质谱分析恢复了174个蛋白中297个精氨酸位点的单甲基化,这些蛋白因PRMT7敲低而降低。这些PRMT7调控的单甲基化的详细表征揭示了几个特征:PRMT7优先使一个共有的GAR(甘氨酸和精氨酸)基序甲基化;PRMT7经常甲基化给定蛋白质中的多个精氨酸位点;经常在PRMT7调节的精氨酸甲基化位点附近发现磷酸化位点。PRMT7调控的甲基化位点和附近的序列易受癌症突变的影响。以前的研究已经报道,PRMT7已经为RXR基序不同的底物特异性根据组蛋白底物包围的碱性残基。

最后,为了深入了解PRMT7的生物学功能,该研究团队分析了PRMT7甲基化组中的蛋白质,发现PRMT7调节了一大批蛋白质的甲基化,影响了多种生物学途径,包括剪接体,RNA转运,mRNA监测途径和单纯疱疹感染。特别是,PRMT7使许多剪接因子甲基化,表明其在RNA剪接中的推定功能。另外,PRMT7甲基化组包括与染色体组织,染色体分离,染色质组织,昼夜节律和子宫胚胎发育有关的蛋白质,应进一步研究。PRMT4,PRMT5和PRMT7甲基化组的比较显示,PRMT4和PRMT5的底物也与PRMT7类似的途径有关,例如剪接体,RNA转运,mRNA监测途径和单纯疱疹感染,表明这些途径中的蛋白质是PRMT靶标的热点。

综上所述,该研究团队揭示了分别由PRMT4、5和7代表的I型,II型和III型PRMT的底物特异性和共性,并增加了该研究团队对细胞中精氨酸甲基化网络的了解。特别地,PRMT4、5和7介导的剪接因子(如hnRNPA1)的甲基化在RNA替代剪接调控中起着非冗余的作用,并且这种机制被证明对癌症的发展具有潜在的重要意义。

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