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为解决乳腺癌致癌机制及 SMYD4 作用机制不明的问题，天津医科大学肿瘤医院的研究人员开展 SMYD4 相关研究。结果发现 SMYD4/MYH9/CTNNB1/Wnt 信号通路轴。这为乳腺癌治疗提供新靶点和策略，值得科研读者一读。
乳腺癌，这个可怕的 “杀手”，一直稳稳占据着全球女性癌症死亡原因的榜首。尽管这些年癌症治疗技术不断进步，可乳腺癌患者的预后情况依旧不太乐观。乳腺癌是一种受多种因素影响的复杂疾病，像遗传、环境、激素水平等，都在其中 “兴风作浪”。而且，除了基因变化，癌细胞的表观遗传重编程在乳腺癌的发展、转移和耐药过程中也扮演着极为重要的角色。虽然科学家们对乳腺癌的发病机制研究取得了不少成果，但致癌途径和新的致病基因仍有待进一步探索。
在寻找新线索的过程中，SMYD（SET 和 MYND 结构域蛋白）家族进入了研究者的视野。这个家族有五个成员，它们都含有能给赖氨酸甲基化的 SET 结构域。其中，SMYD4 位于人类 17 号染色体短臂 13.3 区（17p13.3），被认为是多种癌症的潜在抑癌基因。之前就有研究发现，SMYD4 在乳腺癌中发挥着重要作用，比如 Han 等人发现它是 miR - 1307 - 3p 抑制乳腺癌进展的作用靶点，Zhou 等人发现它能通过对 PRMT5 的单甲基化促进肝癌进展，Liu 等人也发现它和 miR - 135a 一起影响癌细胞和癌症干细胞（CSCs）的转化 。但 SMYD4 在乳腺癌中发挥作用的具体机制，还像一团迷雾，笼罩在科研人员心头。
与此同时，异常的 Wnt 信号调节也是癌症研究中的一个关键问题。Wnt 信号分为三条经典通路，其中经典的 Wnt 信号通路（canonical Wnt signaling pathway）是依赖 β - 连环蛋白（β - Catenin），并涉及 T 细胞因子（TCF）/ 淋巴增强因子（LEF）的通路，主要负责乳腺癌细胞的增殖和维持细胞的 “干性” 。近年来的研究表明，Wnt 信号与乳腺癌的增殖、转移、干性维持、表型塑造、免疫微环境调节和耐药性都有着千丝万缕的联系。所以，研究 Wnt 信号的分子机制对乳腺癌的治疗至关重要。
为了揭开这些谜团，天津医科大学肿瘤医院的研究人员在《Breast Cancer Research and Treatment》期刊上发表了一篇名为 “SMYD4 inhibits breast cancer progression by interacting with MYH9 and impeding Wnt signaling pathway” 的论文。研究发现，SMYD4 是一种抑癌基因，它通过赖氨酸单甲基化修饰 MYH9，阻碍 MYH9 与 CTNNB1 启动子结合，进而减少 β - catenin 的核定位，抑制 Wnt/β - catenin 信号通路下游蛋白的表达。这一发现揭示了 SMYD4/MYH9/CTNNB1/Wnt 信号通路轴的存在，为乳腺癌的治疗提供了新的靶点和策略。
研究人员为了开展这项研究，用到了不少关键技术方法。他们通过免疫组织化学（IHC）观察组织中蛋白的表达情况；利用 RNA 分离和定量逆转录 PCR（RT - qPCR）检测细胞中 RNA 的表达水平；运用蛋白质免疫印迹（Western blotting）和免疫共沉淀（Co - IP）分析蛋白的表达和相互作用；借助染色质免疫沉淀（ChIP）分析研究蛋白与 DNA 的结合情况；还采用了双荧光素酶报告基因检测（TOP/FOP assay）来评估 Wnt 信号通路的活性；最后通过构建小鼠移植瘤模型（Xenograft）在体内验证 SMYD4 的作用 。
下面来详细看看研究结果。首先，研究人员发现 SMYD4 在乳腺癌中表达下调。他们先在 Gepia 在线分析网站初步分析了 SMYD 家族成员在不同癌症类型中的表达情况，发现 SMYD1 和 SMYD4 在乳腺癌组织中的表达低于对照组，而 SMYD2、SMYD3、SMYD5 的表达则高于对照组。接着，通过 TCGA 泛癌数据库进一步验证，结果显示 SMYD4 在乳腺癌组织中的表达明显下调，而且高表达 SMYD4 的乳腺癌患者预后更好。最后，研究人员用 RT - qPCR 和 Western blot 检测了 SMYD4 在乳腺癌细胞系中的表达，发现它在所有乳腺癌细胞系中都比正常乳腺细胞系 MCF10A 低，尤其是在三阴性乳腺癌细胞和部分其他亚型癌细胞中表达更低 。
随后的研究表明，SMYD4 能抑制细胞增殖和侵袭。研究人员构建了 SMYD4 - FLAG 过表达的 CAL - 51 细胞，结果发现这些细胞的克隆形成率、增殖率和 EdU 阳性率都比对照组低，在 Transwell 和划痕实验中表现出更低的侵袭能力，而且促进了细胞凋亡。此外，SMYD4 过表达的细胞中 E - cadherin 表达增加，N - cadherin 和 Vimentin 表达减少，说明 SMYD4 与上皮 - 间质转化（EMT）呈负相关。在小鼠体内实验中，注射 SMYD4 过表达 CAL51 细胞的小鼠肿瘤生长受到抑制 。
接下来，研究人员发现 SMYD4 与 MYH9 相互作用。通过免疫沉淀结合质谱分析，他们鉴定出了 349 种与 SMYD4 结合的蛋白，其中 MYH9 排名靠前，被选为后续研究的目标基因。利用软件预测、免疫荧光和共定位分析，以及内源性和外源性免疫沉淀实验，都证实了 SMYD4 能与 MYH9 直接相互作用 。
深入研究后，研究人员发现 SMYD4 通过抑制 Wnt 信号通路发挥作用。对 SMYD4 过表达的 CAL51 细胞进行 RNA 测序分析，发现有 277 个基因上调，408 个基因下调。GO 分析显示上调基因富集在内质网腔，下调基因主要富集在血管形态发生和上皮形态发生。基因集富集分析（GSEA）表明，SMYD4 过表达组的 Wnt 信号通路显著受到抑制。进一步研究发现，SMYD4 过表达会使 β - catenin 在细胞核中的表达减少，在细胞质中的表达增加，TOP/FOP 荧光素酶活性降低，Wnt/β - catenin 下游靶基因的表达也下调 。
研究人员还进行了挽救实验，验证了 MYH9 是 SMYD4 发挥功能的关键蛋白。过表达 MYH9 能逆转 SMYD4 过表达细胞中克隆形成率和 EdU 阳性率的抑制作用，恢复细胞的侵袭能力，还能挽救 SMYD4 对 Wnt 信号通路的影响。相反，敲低 MYH9 则能挽救 SMYD4 敲低细胞中的相关变化 。
为了探究 SMYD4 与 MYH9 相互作用的机制，研究人员构建了不同结构域的截断突变体。结果发现，SMYD4 的 5’TPR 结构域直接与 MYH9 蛋白相互作用，而 MYH9 的 Ccoil 结构域是与 SMYD4 结合的直接位点。敲除 SMYD4 的 TPR 结构域后，它就无法抑制细胞增殖和侵袭，也不能抑制 MYH9 和 Wnt 通路相关蛋白的表达 。
最后，研究人员发现 SMYD4 通过甲基化 MYH9 促进其泛素化降解，并影响其与 CTNNB1 启动子的结合。实验表明，SMYD4 过表达会增加 MYH9 的赖氨酸单甲基化水平，促进其通过蛋白酶体途径降解，增加其泛素化水平。而且，SMYD4 过表达会减少 MYH9 与 CTNNB1 启动子区域的结合 。
在讨论部分，研究人员指出，他们揭示了 SMYD4/MYH9/CTNNB1/WNT 轴在乳腺癌进展中的调控作用。SMYD4 作为抑癌基因，在乳腺癌中表达异常降低，导致其与 MYH9 的结合减少，MYH9 赖氨酸单甲基化水平降低，进而激活 Wnt 信号通路，促进乳腺癌细胞的增殖和侵袭。SMYD 家族成员功能各异，SMYD4 独特的 N 端 TPR 结构域与下游 MYH9 相互作用，但该结构域的功能还需进一步研究。MYH9 在肿瘤中的作用存在争议，以往研究发现它既能作为抑癌基因，也能发挥致癌作用，在本研究中它通过激活 Wnt 通路促进乳腺癌进展。此外，非组蛋白赖氨酸甲基化修饰的作用逐渐被发现，SMYD4 对 MYH9 的甲基化修饰是否还有其他调控功能，也有待进一步探索 。
总的来说，这项研究意义重大。它明确了 SMYD4 在乳腺癌中的抑癌作用及相关机制，发现了 SMYD4/MYH9/CTNNB1/Wnt 信号通路轴，为乳腺癌的治疗提供了新的潜在靶点和治疗策略。这就像是在黑暗中为乳腺癌治疗点亮了一盏明灯，为后续的研究和临床治疗开辟了新的方向，有望让更多乳腺癌患者看到治愈的希望。
