BRD9：开启癌症治疗新视角的甲基精氨酸 “解码者”

在生命的微观世界里，蛋白质的精氨酸甲基化修饰与多种细胞进程紧密相连，但其中关键 “读者” 蛋白的身份却迷雾重重。为破解这一谜题，研究人员聚焦 BRD9，探究其在甲基精氨酸识别中的作用。研究发现，BRD9 能识别 AKT1R391me2s，激活 AKT 信号通路，促进肿瘤生长，且 BRD9 与 EZH2 抑制剂联用可协同抑制肿瘤，为癌症治疗带来新策略。

　　在细胞的复杂调控网络中，蛋白质的翻译后修饰（PTMs）犹如精密的 “分子开关”，掌控着细胞的命运。精氨酸甲基化作为一种重要的 PTM，参与转录、RNA 剪接、DNA 修复和信号转导等诸多关键进程。它由蛋白质精氨酸甲基转移酶（PRMTs）催化，生成单甲基精氨酸（MMA）、不对称二甲基精氨酸（ADMA）和对称二甲基精氨酸（SDMA）。PRMTs 在多种癌症中异常高表达，成为潜在的治疗靶点，然而其具体调控机制及在不同癌症中的作用仍不明确。

同时，精氨酸甲基化信号的传递依赖于效应蛋白（“读者”）对甲基精氨酸标记的识别。目前已知的 “读者” 蛋白较少，且对于许多甲基精氨酸修饰事件，对应的 “读者” 仍未被鉴定出来。丝氨酸 / 苏氨酸激酶 AKT 是细胞增殖和存活的关键节点，其在多种癌症中处于过度激活状态。研究发现，PRMT5 介导的 AKT1 精氨酸 391 位点（R391）对称二甲基化（AKT1^R391me2s）对 AKT 激活和致癌功能至关重要，但该修饰的 “读者” 及下游信号通路一直是未解之谜。

为了填补这些知识空白，研究人员开展了一系列深入研究。他们通过无偏向性的基于肽段的下拉实验结合质谱分析、体外和细胞实验以及原位乳腺癌异种移植小鼠研究，发现溴结构域蛋白 9（BRD9）能够识别 AKT1^R391me2s，并在激活 AKT 信号通路和促进肿瘤生长中发挥关键作用。这一成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为癌症治疗领域带来了新的曙光。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在蛋白互作研究方面，利用基于肽段的相互作用蛋白质组学技术，鉴定与 AKT1^R391me2s结合的蛋白。通过 RNA 测序（RNA-seq），全面分析 BRD9 和 AKT 共同调控的基因表达谱。在细胞和动物模型实验中，借助 CRISPR-Cas9 基因编辑技术敲低 BRD9 表达，使用小分子抑制剂处理细胞和小鼠，观察相关指标变化，同时构建异种移植小鼠模型评估肿瘤生长情况。

研究结果主要围绕以下几个关键方面展开：

• BRD9 与 AKT1^R391me2s的结合特性：研究人员通过肽段下拉实验和质谱分析筛选出 BRD9，随后经免疫印迹、共免疫沉淀等实验证实，BRD9 能特异性识别并结合 AKT1^R391me2s，且这种结合依赖于 BRD9 的溴结构域（BD）。进一步研究发现，BD 结构域中的 Y173、I176 和 Y215 三个残基形成 “芳香笼” 样口袋，负责识别 AKT1^R391me2s。
• BRD9 对 AKT 激活的调控机制：敲低 BRD9 或使用其抑制剂，会显著减弱 AKT 及其下游底物糖原合酶激酶 - 3β（GSK-3β）的磷酸化水平，抑制 AKT 信号通路。而过表达 BRD9 则能增强 AKT1 的磷酸化，但对甲基化缺陷突变体 AKT1^R391K无此作用。机制上，BRD9 识别 AKT1^R391me2s后，可破坏 AKT1 分子内 plekstrin 同源结构域（PH）与激酶结构域（KD）的相互作用，促进 AKT 向细胞膜转位并激活。
• BRD9 在乳腺癌中的促癌作用：分析癌症基因组图谱（TCGA）数据发现，BRD9 在乳腺癌组织中高表达，尤其是在三阴性乳腺癌（TNBC）中。敲低 BRD9 可抑制乳腺癌细胞增殖、集落形成能力和肿瘤生长，而过表达 BRD9 野生型（WT）可促进肿瘤生长，BRD9^3Mut（无法结合 R391me2s）则显著抑制肿瘤生长，表明 BRD9 通过识别 R391me2s 激活 AKT 通路，进而促进乳腺癌发展。
• BRD9 与 AKT 的共同转录调控作用：RNA-seq 实验表明，BRD9 和 AKT 共同调控一组基因，这些基因参与上皮 - 间质转化（EMT）、缺氧、胆固醇稳态、细胞凋亡和血管生成等关键生物学过程，同时与 MYC、核因子 κB（NF-κB）和信号转导及转录激活因子 5（STAT5）等转录因子相关。进一步研究发现，部分共同下调的基因显著富集 H3K27me3 修饰，提示 BRD9 和 AKT 可能通过转录因子和 H3K27me3 修饰共同调控基因表达。
• BRD9 通过 AKT-EZH2 轴调控 H3K27me3 水平：敲低或抑制 BRD9 会导致 H3K27me3 水平升高，而过表达 BRD9^WT则降低其水平，且这种调控依赖于 EZH2。AKT 激活可抑制 BRD9 缺失或抑制导致的 H3K27me3 升高，表明 BRD9 通过 AKT-EZH2-H3K27me3 通路调控基因转录。
• BRD9 与 EZH2 抑制剂的协同抗癌效果：在乳腺癌细胞系和异种移植小鼠模型中，BRD9 抑制剂 I-BRD9 和 EZH2 抑制剂 GSK126 联合使用，表现出协同抑制细胞增殖、集落形成和肿瘤生长的作用，并能诱导细胞凋亡，为乳腺癌治疗提供了新的联合治疗策略。

研究结论和讨论部分指出，BRD9 不仅具有识别乙酰化赖氨酸的功能，还能作为甲基精氨酸 “读者” 识别 AKT1^R391me2s，激活 AKT 信号通路，进而磷酸化 EZH2，调控 H3K27me3 依赖和非依赖的转录程序，促进乳腺癌发展。联合使用 BRD9 和 EZH2 抑制剂，可同时抑制 H3K27me3 和致癌转录因子的活性，展现出更强的抗肿瘤效果。这一研究揭示了 BRD9 的新功能，为理解癌症发生发展机制提供了新视角，也为开发更有效的癌症治疗策略奠定了理论基础，有望为癌症患者带来新的希望。