甲基轉移酶 SETD2 抑制前列腺癌轉移機制
EZH2：負責 H3K27me3 修飾的組蛋白甲基轉移酶。H3K27me3 的修飾使基因沉默，使細胞獲得侵襲性特征。
SETD2：催化 H3K36me3 的主要甲基轉移酶。SETD2 通過組蛋白 H3K36 的甲基化來調節基因組不穩定性、RNA 加工和基因內轉錄起始。
SETD2 在限制前列腺癌發展中發揮重要作用
為了探索 SETD2 在前列腺癌 (Prostate cancer, PCa) 的潛在重要性，H3K36me3/SETD2 和 H3K27me3/EZH2 的抑癌基因 Pten 缺失小鼠或同時缺失抑癌基因 Trp53 小鼠對比 (Pten-/- vs Pten-/-;Trp53-/-) ，H3K27me3 和 EZH2 水平與小鼠腫瘤進展呈正相關，且同時缺失的表達量更高。重要的是，H3K36me3/SETD2 和 H3K27me3/EZH2 在小鼠前列腺組織中是互斥的。進一步地，通過 qRT-PCR 檢查前列腺腫瘤中 SETD2 表達，公共數據集分析 SETD2 表達與疾病復發關聯性，以及類器官 SETD2 沉默與過表達實驗，綜合表明 SETD2 在限制 PCa 進展中發揮重要作用。
圖 3. SETD2 在限制 PCa 的發展中發揮重要作用
另外，前列腺上皮 SETD2 缺失的小鼠病變情況觀察結果表明，僅 Setd2 基因丟失不足以驅動 PCa。對比 Pten+/- 與 Pten+/- ;Setd2-/- 中前列腺腫瘤發展情況，結果表明：Pten 基因缺失時， SETD2 的失活促進前列腺癌轉移。
SETD2 缺失誘導的 PCa 轉移依賴 EZH2 活性的增加
Pten+/- 和 Pten+/-;Setd2-/- 類器官轉錄組分析發現，與 EZH2 和 H3K27me3 信號轉導相關的特征顯著豐富，通過 qRT-PCR、組織學和 ChIP-seq 等實驗分析 SETD2 缺失與 EZH2 蛋白和 H3K27m3 水平的關聯性，綜合表明 SETD2 缺失導致 EZH2 表達上調，H3K27me3 水平的升高，誘導了多梳抑制染色質狀態。
圖 4. SETD2 缺失通過 EZH2 上調加劇了 PCa 進程
臨床 PCa 樣本的 SETD2 與 EZH2 的表達量對比分析顯示：SETD2 與 EZH2 的表達呈反比關系。
為了確定 Setd2 基因丟失是否通過 EZH2 上調促進了前列腺癌的發生，通過 Setd2 敲除/不敲除的 Pten+/- 類器官中敲降 EZH2 或 EED/EZH2 抑制劑處理，以及 Pten+/-;Setd2-/- 小鼠中 Ezh2 缺失的腫瘤進展的觀察 (MRI 和組織學分析) 和 SETD2 調控的基因表達分析，結果表明：Setd2 基因的丟失以 EZH2 依賴性的方式加速了前列腺腫瘤的發生。
SETD2 介導的 K735me1 促進 EZH2 降解
體外實驗發現，SETD2 在 K735 殘基處 (EZH2 K735 位點) 直接甲基化 EZH2。然而，進一步的研究發現，K735、K510、K514 和 K515 的甲基化可能受獨立機制調控。Smurf2 是靶向 EZH2 降解的 E3 連接酶，能有效調節 EZH2 的穩定性。K735me1導致 EZH2 破壞的機制是：SETD2 誘導的 K735me1 促進了 Smurf2 E3 連接酶對 EZH2 降解的識別。
EZH2-K735me1 對 PCa 進展很重要
在帶有純合 K735R 敲入突變體 (Ezh2K735R) 小鼠中，通過組織 IHC、Setd2 敲降器官中指定蛋白質 IB 分析等表明，EZH2-K735me1 的缺失會增強 PCa 細胞進化為轉移性 PCa 的能力。重要的是，SETD2 的敲降/過表達對來源 Pten-/-;Ezh2K735R 小鼠器官的生長都沒有影響。此外，源于 2 個月大的 Pten-/- 與 Pten-/-;Ezh2K735R 小鼠器官轉錄組對比，與 H3K27me3 信號相關的 signature 顯著富集，且在 Pten-/-;Ezh2K735R 細胞中，大約 60％ 的 EZH2 依賴性 SETD2 的 signature 下調。總的來說，SETD2 的抑癌功能在很大程度上取決于它對 EZH2 的甲基化。
圖 5. 甲基化缺陷 Ezh2 促進小鼠 PCa 轉移
SETD2-R1523H 突變通過 EZH2 增強腫瘤發生
通過 cBioPortal 數據庫 SETD2 復發突變分析，SETD2 在腫瘤中存在 R1523H 熱點突變位點。結合已有報道，研究人員推測 R1523 殘基在與 EZH2 相互作用中起作用。研究發現，R1523H 突變以不改變 H3K36me3 修飾的方式促進腫瘤進展。通過細胞實驗、SETD2-EZH2 docking 結構分析和點突變，證實了 SETD2-R1523 是識別 EZH2 的決定性氨基酸。
在腫瘤模型中，過表達 SETD2-F2 的細胞顯示出比 WT 細胞低得多的致瘤效力。與此相反，SETD2-F2-R1523H 和 SETD2-F2-R1625G 均未抑制腫瘤進展。利用 CRISPR/Cas9 技術產生 SETD2-R1497H 突變的小鼠 Pten 缺陷型類器官細胞，類器官生長加速，EZH2 升高，EZH2 靶標降低。重要的是，EZH2 的損耗緩解了類器官的生長。體內實驗結果與體外實驗結果一致。
AMPK-FOXO3 軸刺激 SETD2 水平
利用 AMPK 激活劑 A-769662 (AICAR) 或 2-DG (AICAR, 2-DG 購自 MedChemExpress) 處理 PCa 細胞，結果發現 SETD2 表達受 AMPK 的正向調控。
FOXO3 結合位點的突變減弱了 SETD2 啟動子的活性，AMPK 信號在 FOXO3 會聚以刺激 SETD2 表達，與局灶性腫瘤相比，轉移性 PCa 中的 SETD2、K735me1、p-AMPK 和 p-FOXO3 水平顯著降低。因此，AMPK 以 FOXO3 依賴性方式調節 SETD2 表達。
圖 6. AMPK-FOXO3 軸介導的 SETD2 表達調節 EZH2-K735me1
AMPK 激動劑二甲雙胍 (Metformin 購自 MedChemExpress) 處理前列腺癌細胞實驗的結果表明，AMPK 介導的 EZH2 磷酸化和 SETD2 的表達影響 EZH2 活性/水平。在體內，二甲雙胍的處理減少了 Pten 缺失細胞引起的腫瘤生長。總的來說，SETD2-EZH2 軸整合了代謝能感應和腫瘤發生。
| 相關產品 | 作用 |
| Metformin | AMPK 激動劑。抑制肝臟中的線粒體呼吸鏈，導致 AMPK 活化 |
| AICAR | 腺苷類似物，AMPK 激活劑 |
| 2-Deoxy-D-glucose 2-DG |
葡萄糖類似物，為葡萄糖代謝抑制劑。能激活 AMPK |
| 表觀遺傳化合物庫 | 收錄了 600+ 個表觀遺傳相關的產品，可以用于表觀遺傳學及相關疾病研究 |
| 組蛋白修飾化合物庫 | 收錄了 300+ 種生物活性化合物，主要靶向表觀遺傳識別蛋白結構域、HDAC、組蛋白乙酰轉移酶、組蛋白去甲基化酶、組蛋白甲基轉移酶、Sirtuin 等，是組蛋白修飾研究和藥物篩選的有效工具 |
