SMARCA1通过调控PARP1依赖性ABC转运蛋白表达介导三阴性乳腺癌多药耐药的新机制

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：SMARCA1 regulates PARP1-dependent ABC transporters expression and mediates doxorubicin resistance in triple-negative breast cancer

本研究针对三阴性乳腺癌(TNBC)化疗耐药难题，探讨了PARP1/HPF1复合物调控ABC转运蛋白表达的新机制。研究人员发现抑制PARP1可下调ABCC/ABCG2转运蛋白，增加化疗药物胞内蓄积，并首次鉴定染色质重塑因子SMARCA1为关键调控节点。该研究为克服TNBC多药耐药提供了新型联合治疗靶点，支持PARP1抑制剂与表观遗传调控剂联用的临床转化潜力。

　　

化疗耐药是癌症治疗中的主要障碍，尤其在三阴性乳腺癌（TNBC）中更为突出。多药耐药（MDR）现象常常导致化疗失败，其关键机制之一是ATP结合盒（ABC）转运蛋白的过度表达。这些膜蛋白利用ATP水解产生的能量，将化疗药物泵出细胞外或隔离在细胞内区室，从而降低细胞内药物浓度，削弱化疗效果。尽管在癌症治疗方面取得了进展，但克服耐药性仍然是当前研究的重点和难点。

先前研究表明，BRG1-p300转录激活复合物存在于特定ABC转运蛋白基因的启动子区域。由于p300的ADP-核糖基化在基因转录调控中起关键作用，研究人员推测抑制聚（ADP-核糖）聚合酶1（PARP1）活性可能影响ABC转运蛋白的表达。PARP1是PARP家族中最主要的成员，负责催化蛋白质的PAR化修饰，在DNA修复、转录调控和代谢过程中发挥重要作用。尤其值得注意的是，PARP1能够ADP-核糖基化BRG1-p300转录激活复合物，这为研究ABC转运蛋白的转录调控提供了新思路。

在这项发表于《Biomedicine 》的研究中，由Karolina Gronkowska、Kinga Ko?acz-Milewska和Magdalena Strachowska等领导的研究团队，以基底型和多柔比星耐药型三阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞系为模型，深入探讨了PARP1在ABC转运蛋白表达调控中的作用机制，并成功鉴定出关键转录因子SMARCA1作为PARP1依赖性ABC基因调控的核心效应器。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用PARP1抑制剂（Olaparib和Veliparib）处理细胞并通过实时荧光定量PCR、Western Blot和共聚焦显微镜分析ABC转运蛋白表达变化；通过siRNA技术沉默PARP1、HPF1和SMARCA1基因表达；使用染色质免疫沉淀测序（ChIP-Seq）和生物信息学分析鉴定PARP1结合区域和转录因子；通过共免疫沉淀验证蛋白质相互作用；采用荧光探针检测药物积累和活性氧（ROS）水平。

3. 结果

PARP抑制剂沉默p300相关ABC基因的转录并促进药物积累

研究人员发现，在野生型MDA-MB-231细胞中，Olaparib和Veliparib均能显著降低ABCC1、ABCC2、ABCC3和ABCC4的mRNA水平，而Olaparib还能下调ABCC5和ABCC10的表达。Western Blot分析进一步在蛋白水平证实了ABCC1和ABCC4的表达抑制。共聚焦显微镜显示Veliparib处理后ABCC1表达减少，Olaparib处理后ABCC5水平降低。功能上，PARP1活性抑制导致道诺霉素和甲氨蝶呤的细胞内积累增加。在多柔比星耐药细胞中，两种抑制剂均能显著降低所有测试的ABCC转运蛋白以及ABCG2的表达，并显著增强甲氨蝶呤、紫杉醇和道诺霉素的细胞内滞留。

沉默PARP1/HPF1复合物组分降低ABC转运蛋白表达

研究发现，在野生型MDA-MB-231细胞中，PARP1沉默导致ABCC1、ABCC3、ABCC4和ABCC5转录显著减少，而HPF1沉默特异性抑制ABCC1表达。相比之下，在多柔比星耐药细胞中，沉默PARP1或HPF1均导致所有测试的ABC转运蛋白基因下调。在多柔比星耐药细胞中沉默PARP1和HPF1能显著增加抗癌药物的细胞内积累，而在野生型细胞中未观察到这一效应。研究人员还证实PARP1/HPF1复合物的形成是由DNA损伤剂诱导的，且耐药细胞中ADP-核糖基化水平显著高于野生型细胞。

抗氧化剂对Veliparib抑制作用的影响

研究表明，谷胱甘肽（GSH）能显著抑制Veliparib诱导的ABCC3、ABCC4和ABCC5基因 repression，维生素C也能抵消Veliparib介导的这些基因抑制。值得注意的是，耐药细胞中的ROS水平显著高于野生型细胞，这表明氧化应激在ABC转运蛋白调控中发挥重要作用。

PARP1蛋白的翻译后修饰

研究发现，多柔比星耐药MDA-MB-231细胞中所有测试的翻译后修饰（PTM）水平均高于野生型细胞，包括乙酰化、甲基化和磷酸化。这些修饰可能通过调节PARP1活性参与耐药性的发展。

SMARCA1作为PARP1依赖性ABC转运蛋白表达的关键调节因子

通过ChIP-Seq和生物信息学分析，研究人员发现SMARCA1是PARP1依赖性ABCC3、ABCC4和ABCC5基因表达的关键转录因子。在多柔比星耐药细胞中沉默SMARCA1能显著降低ABCC3和ABCC4的表达，但意外地上调了ABCC5的表达，表明SMARCA1对不同ABC转运蛋白的调控具有基因特异性。功能实验表明，SMARCA1沉默与pan-ABCC抑制剂联用能相似地降低细胞对多柔比星和紫杉醇的耐受性。共免疫沉淀证实了PARP1、HPF1、p300和SMARCA1之间存在物理相互作用，ChIP-qPCR进一步验证了SMARCA1在PARP1富集的ABC基因调控区域的结合。

4. 讨论

研究结果表明，PARP1/HPF1复合物在基因毒性应激条件下形成，并在多柔比星耐药乳腺癌细胞中调控ABC转运蛋白的过度表达中起关键作用。SMARCA1作为ISWI家族染色质重塑蛋白，以环境依赖性方式调节ABC转运蛋白表达：对ABCC2、ABCC3和ABCC4起激活作用，而对ABCC5起抑制作用。这种双向调控功能可能取决于局部染色质环境、相互作用的蛋白伙伴和表观遗传修饰。

该研究的主要优势在于鉴定了SMARCA1作为染色质重塑因子和ABC转运蛋白的调节剂，并得到了基因表达分析和功能性药物积累实验的支持。另一个优势是将PARP1/HPF1、p300和SMARCA1纳入一个共同调控复合物中，揭示了化疗耐药的新机制视角。

5. 结论

SMARCA1在PARP1依赖性的ABCC2、ABCC3、ABCC4和ABCC5转运蛋白表达中发挥作用，这些转运蛋白参与了多柔比星处理后三阴性乳腺癌细胞系中观察到的耐药性。这些发现支持了SMARCA1作为分子靶标的潜力，可用于制定旨在克服乳腺癌多药耐药的治疗策略。

研究的潜在临床应用在于使用PARP1抑制剂与SMARCA1调节剂联合治疗，以提高对ABC转运蛋白过度表达、具有多药耐药性的肿瘤的治疗效果。此类策略可能允许使用较低剂量的细胞毒性药物，同时保持治疗效果，降低系统毒性，并最大限度地降低癌细胞产生耐药性的风险。