蛋白酶体抑制对结直肠癌 DNA 甲基化的影响：机制与意义

为探究蛋白酶体（proteasome）与 DNA 甲基化关系，研究人员用抑制剂处理结直肠癌（CRC）细胞，发现其影响 DNA 甲基化，意义重大。

　　在生命的微观世界里，细胞的正常运转依赖于各种精细的调控机制。其中，蛋白酶体作为细胞内负责降解泛素化蛋白质的重要细胞器，维持着细胞的蛋白质稳态。而 DNA 甲基化则是一种关键的表观遗传机制，在基因表达调控中发挥着核心作用。当这两者的正常功能出现异常时，疾病往往就会趁虚而入，癌症便是其中的典型代表。

目前，虽然蛋白酶体抑制剂（PIs）已作为抗癌药物应用于临床治疗，但人们对其在癌症治疗中的药理机制却知之甚少。一方面，PIs 复杂的药理作用使得在临床实践中难以确定哪种癌症表型对其治疗敏感；另一方面，蛋白酶体与 DNA 甲基化之间的关系也一直是个未解之谜，这极大地限制了癌症治疗领域的进一步发展。

为了揭开这些谜团，南方科技大学、深圳湾实验室等研究机构的 Wenwen Zhou、Yuling Sheng、Dingxue Hu 等研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为理解癌症的发生发展机制以及开发更有效的治疗策略提供了重要线索。

研究人员在实验中运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，培养了多种人源细胞系，包括结直肠癌细胞系（如 HT-29、HCT116 等）和其他癌细胞系（如 MCF-7 等） 。利用 DNA 甲基化微阵列技术，检测了 CRC 细胞在蛋白酶体抑制剂处理后的 DNA 甲基化水平变化；通过 RNA 测序（RNA-seq）分析基因表达差异；运用蛋白质印迹（Western blot assay）检测蛋白质的表达和修饰情况 。

下面来看看具体的研究结果：

• 蛋白酶体抑制改变 CRC 的 DNA 甲基化谱：研究人员使用 Infinium Methylation EPIC v2.0 BeadChip 技术，对经 MG132 处理的 CRC 细胞进行 DNA 甲基化水平检测。随着处理时间延长，全基因组中发生甲基化改变的 CpG 位点显著增加，且在第 21 代时出现大量去甲基化的 CpG 位点。这表明蛋白酶体抑制会引起 CRC 细胞 DNA 甲基化谱的显著变化。
• 蛋白酶体抑制通过使 mTOR 失活减弱 DNMT1 和 DNMT3B 的翻译：DNA 甲基化由 DNA 甲基转移酶（DNMTs）催化和维持，研究发现 MG132 能显著下调 DNMT1 和 DNMT3B 的表达，且这种下调具有剂量和时间依赖性，其他 PIs 也有类似效果，但在非 CRC 细胞系中未观察到。进一步研究表明，PIs 通过使 mTOR 失活，抑制了 DNMT1 和 DNMT3B 的翻译。
• 蛋白酶体抑制通过 p300 的积累使 AKT-mTOR 信号通路失活：AKT 是激活 mTOR 的上游激酶，研究发现 PIs 可诱导 AKT 去磷酸化，从而抑制 AKT。p300 作为一种潜在的调节因子，其积累会使 AKT-mTOR 通路失活，进而下调 DNMT1 和 DNMT3B。实验表明，过表达 p300 会导致 AKT 去磷酸化和 DNMT1/3B 下调，而敲低 p300 则会产生相反的效果。
• DNMT1 和 DNMT3B 的下调保护 CRC 细胞免受蛋白酶体抑制：通过对 DNMT1 和 DNMT3B 进行双敲低实验，发现同时敲低这两种蛋白可显著增强 CRC 细胞对 PI 处理的抗性。单独敲低 DNMT1 或 DNMT3B 会导致转录组改变，且敲低后细胞中蛋白酶体机制的特定核心成分下调，这可能降低了细胞对 PIs 的敏感性。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。它揭示了蛋白酶体抑制对 CRC 中 DNA 甲基化的表观遗传影响，即通过调节 DNA 甲基转移酶的合成，导致 DNA 甲基化谱的改变。同时发现 p300 在这一过程中起着关键的介导作用，其积累使 AKT-mTOR 通路失活，进而抑制 DNMT1 和 DNMT3B 的翻译 。此外，研究还表明 DNMT1 和 DNMT3B 的下调对 CRC 细胞具有保护作用，可能是通过调节细胞转录组实现的。不过，PI 诱导的 DNMT1/3B 下调为何特异性存在于 CRC 中，其潜在原因仍有待进一步探究。但无论如何，该研究为深入理解 CRC 的发病机制以及开发更精准有效的癌症治疗方法奠定了坚实的理论基础，有望为未来的临床治疗带来新的突破。