PRMT1介导的NUSAP1甲基化通过激活Notch2信号通路促进胃癌5-FU耐药机制研究

本研究针对胃癌5-FU化疗耐药临床难题，揭示了核纺锤体相关蛋白NUSAP1通过PRMT1催化R422位点不对称二甲基化（ADMA），与Notch2的PEST结构域结合抑制泛素化降解，从而稳定Notch2信号通路激活的关键机制。该发现为靶向NUSAP1-Notch2轴逆转胃癌耐药提供了新策略。

　　

胃癌作为全球高发恶性肿瘤，5-氟尿嘧啶（5-FU）化疗耐药是临床治疗失败的主要原因。肿瘤干细胞特性、表观遗传调控异常和信号通路异常激活共同构成了复杂的耐药网络，其中Notch信号通路的异常活化已被证实与多种肿瘤耐药相关，但具体调控机制尚未阐明。

三峡大学医学院冯旺团队通过建立5-FU耐药胃癌细胞株（BGC-823-5-FU-R和SGC-7901-5-FU-R），结合蛋白质组学筛选发现核纺锤体相关蛋白NUSAP1在耐药细胞中显著上调。研究证实NUSAP1通过增强肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力促进耐药表型，其机制依赖于PRMT1介导的R422位点不对称二甲基化修饰。这种特异的翻译后修饰使NUSAP1与Notch2细胞内结构域（N2ICD）的PEST区域结合，抑制Notch2泛素化降解，从而稳定C-Myc、CyclinD3等下游效应分子表达，最终激活促存活信号通路。该成果发表于《Cell Death and Disease》，为克服胃癌化疗耐药提供了新的分子靶点和理论依据。

关键技术包括：①蛋白质组学分析耐药细胞差异表达谱；②免疫共沉淀（Co-IP）联合质谱鉴定NUSAP1互作蛋白；③GST pull-down验证直接相互作用；④邻近连接实验（PLA）定位蛋白互作亚细胞区域；⑤点突变结合泛素化实验解析功能位点；⑥裸鼠移植瘤模型验证体内效应。

【NUSAP1促进胃癌5-FU耐药】
通过梯度浓度诱导建立耐药细胞株，蛋白质组学筛选发现NUSAP1等11个共同上调蛋白。临床数据分析显示NUSAP1在22种肿瘤中高表达且与不良预后相关。功能实验证实敲低NUSAP1可恢复5-FU敏感性，抑制细胞迁移侵袭（Transwell实验）和皮下成瘤能力（小鼠模型）。

【NUSAP1与PRMT1/PRMT5结合】
免疫共沉淀-质谱联用技术鉴定PRMT1/PRMT5为NUSAP1互作蛋白。PLA实验显示互作主要发生在胞浆。体外GST pull-down证实NUSAP1直接结合PRMT1而非PRMT5，提示PRMT5可能通过间接作用参与调控。

【PRMT1催化NUSAP1 R422位点ADMA修饰】
质谱鉴定R418/R422为甲基化位点，抗体检测证实R422me2在耐药细胞中显著升高。PRMT1抑制剂（AMI-1/DCLX069）处理或PRMT1敲低可特异性降低R422me2水平，而PRMT5抑制剂无此效应。关键酶活位点G80R突变完全消除PRMT1的甲基化催化能力。

【R422甲基化决定功能特异性】
回复实验显示仅R422K突变（而非R418K）可消除NUSAP1的促耐药作用，表现为：5-FU IC₅₀值降低、Transwell迁移侵袭能力减弱、裸鼠肿瘤体积缩小。该位点进化保守性提示其在高等生物中的关键调控地位。

【NUSAP1-Notch2互作机制】
Co-IP验证NUSAP1与Notch2结合，PLA定位互作于胞浆。结构域分析发现NUSAP1特异性结合N2ICD的PEST区域。甲基化依赖性结合实验显示PRMT1敲低或R422K突变均破坏该互作，导致Notch2泛素化水平升高（MG132处理实验）和蛋白半衰期缩短（环己酰亚胺追踪实验）。

【Notch2信号通路激活】
Western blot证实NUSAP1通过稳定Notch2表达，上调HES1、HEY1等下游靶基因。临床数据（GEPIA2.0）显示PRMT1-NUSAP1-Notch2轴活性与胃癌恶性程度正相关。

该研究首次阐明PRMT1-NUSAP1-Notch2调控轴在胃癌5-FU耐药中的核心作用：PRMT1介导的NUSAP1 R422位点ADMA修饰是其与Notch2 PEST结构域结合的结构基础，这种互作通过抑制泛素化降解维持Notch2信号通路持续激活。相较于传统转录调控研究，该发现从蛋白翻译后修饰和稳定性调控角度为耐药机制提供了新见解。特别值得注意的是，研究开发的R422me2特异性抗体为临床检测提供了潜在分子标志物，而PRMT1抑制剂（如DCLX069）与5-FU的联合用药策略可能成为克服胃癌耐药的新方向。这些发现不仅丰富了肿瘤表观遗传调控理论，也为开发靶向蛋白甲基化的小分子抑制剂提供了重要依据。