TRIM35通过表观遗传调控HSPA6转录抑制乳腺癌进展的新机制

《Cell Death Discovery》：TRIM35, a novel DNA-binding protein, epigenetically modifies H3 to promote HSPA6 transcription and suppress breast cancer progression

本研究针对乳腺癌表观遗传调控机制不明的科学问题，首次揭示了TRIM35作为DNA结合蛋白通过介导H3K9位点的K48多聚泛素化，进而招募p300促进H3K27乙酰化，最终激活HSPA6转录的分子通路。该发现不仅拓展了TRIM35在表观遗传领域的新功能，更为乳腺癌靶向治疗提供了潜在新靶点。

　　

在乳腺癌研究领域，尽管诊断和治疗技术取得了显著进步，但肿瘤异质性和治疗耐药性仍然是临床面临的主要挑战。表观遗传调控，特别是组蛋白修饰，作为控制基因表达的关键机制，在乳腺癌进展和治疗中发挥着重要作用。组蛋白翻译后修饰包括乙酰化、甲基化和泛素化等，能够动态调节染色质结构从而调控基因转录。其中，组蛋白H3泛素化相较于其他修饰研究相对有限，但其功能重要性涉及蛋白质降解、组蛋白修饰交叉对话和DNA损伤修复等多个方面。

含有三联基序的35（TRIM35）是TRIM家族蛋白成员，具有保守的RBCC结构域：RING指结构、B-box和卷曲螺旋区域。以往研究主要关注其E3泛素连接酶活性在癌症细胞代谢、心脏重构和抗病毒免疫等方面的功能，但其在DNA结合和表观遗传调控中的潜在作用尚未明确。西安交通大学基础医学院细胞生物学与遗传学系的研究团队在《Cell Death Discovery》杂志发表的最新研究，首次揭示了TRIM35作为DNA结合蛋白通过表观遗传修饰调控基因表达的新机制。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过TCGA和GTEx数据库进行生物信息学分析；采用免疫组织化学、Western blotting和qRT-PCR检测蛋白和基因表达；利用MTT法、集落形成实验和流式细胞术分析细胞功能；建立裸鼠移植瘤模型进行体内验证；通过免疫共沉淀、免疫荧光和染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）研究蛋白质相互作用和DNA结合特性；结合RNA测序进行整合分析。

TRIM35在乳腺癌组织和细胞中低表达且与患者生存正相关

生物信息学分析显示，TRIM35在乳腺癌组织中的表达显著低于正常乳腺组织。虽然TRIM35表达与肿瘤分期或转移无相关性，但较高的TRIM35水平与患者更长的总生存期和疾病特异性生存期相关。基因集富集分析表明，TRIM35表达与凋亡过程正相关，与细胞周期负相关。实验验证发现TRIM35在乳腺癌组织和细胞系中均下调表达。

TRIM35过表达抑制乳腺癌细胞体外和体内增殖

TRIM35过表达显著抑制乳腺癌细胞增殖和集落形成，促进细胞凋亡并诱导S期细胞周期阻滞。Western blotting显示凋亡抑制蛋白Bcl-xl和Bcl-2减少，PARP裂解增加，S期调节蛋白CDK2降低。体内实验进一步证实TRIM35过表达显著抑制移植瘤生长。

TRIM35特异性结合基因组启动子并与H3相互作用

免疫荧光显示TRIM35主要定位于细胞核内。SMART网站分析其蛋白结构包含RING、BBOX、卷曲螺旋和SPRY四个保守结构域。ChIP-seq分析发现超过90%的TRIM35结合峰位于基因启动子区域，且富含GC序列并与CpG岛高度重叠。Co-IP和免疫荧光实验证实TRIM35与组蛋白H3存在相互作用，其中RING和SPRY结构域是相互作用的关键区域。

TRIM35多聚泛素化H3，泛素化信号招募p300乙酰化H3K27

研究发现TRIM35介导H3的K48多聚泛素化，但不导致组蛋白降解。点突变实验确定H3K9是TRIM35介导泛素化的关键位点。TRIM35过表达增加H3K27乙酰化水平，且这一效应在H3K9突变后部分逆转。虽然TRIM35与p300不能直接相互富集，但TRIM35过表达增强了p300与H3的结合，而葡萄糖剥夺抑制H3泛素化后，p300与H3的结合减弱。

ChIP-seq和RNA-seq整合分析鉴定TRIM35调控靶点

RNA-seq鉴定出112个下调基因和140个上调基因。功能富集分析显示差异表达基因与DNA结合、组蛋白修饰和RNA聚合酶结合相关。通过整合H3K27ac ChIP-seq、TRIM35 ChIP-seq和RNA-seq上调基因数据，鉴定出7个重叠基因，其中HSPA6因表达差异显著和表达水平较高被选为后续验证靶点。

TRIM35结合HSPA6启动子并通过表观遗传修饰促进HSPA6转录

ChIP-seq结果显示TRIM35结合峰位于HSPA6启动子区域，与H3K27ac修饰区域重叠。ChIP-qPCR证实TRIM35直接结合HSPA6启动子。TRIM35过表达后，HSPA6启动子区域p300结合和H3K27ac修饰增加，RNA聚合酶II（POLR2A）结合增强。p300敲低部分逆转了TRIM35过表达引起的HSPA6转录激活。体内实验同样证实TRIM35过表达组中HSPA6 mRNA和蛋白水平升高，H3K27ac蛋白水平增加。

HSPA6抑制乳腺癌细胞生长并介导TRIM35抗肿瘤效应

生存分析显示HSPA6高表达与乳腺癌患者更长的无病生存期正相关。功能实验表明HSPA6过表达抑制乳腺癌细胞增殖和集落形成，诱导G1期细胞周期阻滞并促进凋亡。HSPA6敲低部分逆转了TRIM35过表达对乳腺癌细胞增殖的抑制作用和促凋亡效应。

研究结论与讨论部分强调，该研究不仅证实了TRIM35在乳腺癌进展中的肿瘤抑制作用，更重要的是揭示了TRIM35作为表观遗传调控因子的新功能。研究发现TRIM35通过其RING（泛素连接酶催化位点）和SPRY（蛋白质相互作用结构域）结构域与组蛋白H3相互作用，介导H3K9位点的K48多聚泛素化。这种泛素化不导致组蛋白降解，而是作为调控信号招募p300，进而促进H3K27乙酰化和基因转录激活。

该研究的创新性在于首次报道了TRIM35的DNA结合功能，并阐明了其通过组蛋白修饰交叉对话调控基因表达的新机制。特别是发现TRIM35诱导的K48多聚泛素化具有非蛋白酶体降解功能，这为K48连锁多聚泛素化的非降解功能提供了新的证据。功能富集分析还提示TRIM35可能与肿瘤免疫和炎症相关，表明其基因表达调控功能可能延伸至肿瘤免疫微环境的调制。

该研究为理解TRIM35在表观遗传调控中的作用提供了新视角，也为乳腺癌治疗提供了潜在新靶点。未来研究需要探索TRIM35在其他癌症类型中是否具有类似功能，以及能否通过其表观遗传调控活性作为肿瘤治疗的靶点。