SETD1A通过非酶活性依赖的cyclin K通路驱动乳腺癌细胞增殖的机制研究

本研究针对乳腺癌治疗中耐药性和复发难题，揭示了组蛋白甲基转移酶SETD1A通过非催化功能调控cyclin K-CD12通路的关键作用。研究人员通过CRISPR筛选、RNA-seq和ChIP-seq等技术，发现SETD1A缺失导致DNA修复基因RPA3/PRIM1表达下调，引发G1/S期阻滞。该研究为靶向SETD1A-cyclin K轴治疗乳腺癌（包括三阴性乳腺癌TNBC）提供了新策略，具有重要临床转化价值。

　　

乳腺癌作为女性最高发的恶性肿瘤，尽管现有内分泌治疗和抗HER2疗法取得进展，但耐药复发仍是重大临床挑战。特别是三阴性乳腺癌（TNBC）因缺乏治疗靶点，患者预后极差。近年研究发现，组蛋白H3赖氨酸4甲基转移酶（H3K4 methyltransferase）SETD1A在多种癌症中高表达，但其在乳腺癌中的具体作用机制尚不明确。传统观点认为SETD1A通过其催化结构域（SET domain）介导H3K4me3修饰促进肿瘤发生，然而日本大阪大学等机构的研究团队在《Breast Cancer Research》发表的研究颠覆了这一认知。

研究人员通过TCGA数据库分析发现，SETD1A在ER⁺HER2^-乳腺癌中表达最高，且与luminal A型患者不良预后显著相关。为解析其分子机制，团队构建了多西环素诱导的CRISPR-Cas9基因敲除系统，结合RNA测序（RNA-seq）、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）和CRISPR tiling筛选等技术，发现：1）SETD1A缺失导致细胞周期G1/S期阻滞，但不依赖其甲基转移酶活性；2）SETD1A通过FLOS结构域结合cyclin K，调控DNA修复基因RPA3/PRIM1的转录延伸；3）使用cyclin K降解剂CR8可重现SETD1A敲除表型，且在TNBC细胞中同样有效。

关键技术包括：1）基于DepMap数据库筛选SETD1A高表达乳腺癌细胞系；2）建立可诱导Cas9表达的KPL-1细胞模型；3）全基因组CRISPR tiling筛选鉴定功能结构域；4）整合RNA-seq和ChIP-seq分析转录调控机制；5）通过竞争性生长实验验证基因功能互补。

主要研究发现：

SETD1A CRISPR敲除系统构建

通过TCGA数据锁定ER⁺HER2^-亚型为研究对象，shRNA实验证实SETD1A缺失显著抑制KPL-1和MDA-MB-415细胞增殖。建立的iCas9诱导系统显示，SETD1A敲除导致蛋白水平下降>80%。

细胞周期调控机制

EdU实验揭示SETD1A敲除引发G1期阻滞（比例从45%增至65%），但β-半乳糖苷酶染色显示衰老细胞未增加。值得注意的是，H3K4me3水平仅轻微下降，且SET结构域缺失突变体仍能挽救细胞增殖，证明其非酶功能主导。

关键下游靶点鉴定

RNA-seq发现415个下调基因中，DNA修复通路显著富集（P<0.001）。RPA3和PRIM1表达下降最显著（Log2FC<-2），DepMap数据证实二者在乳腺癌细胞系中具有必需性。ChIP-seq显示SETD1A结合靶基因启动子区，敲除后RNA聚合酶II（RNAPII）在转录终止位点（TES）的Ser2磷酸化水平降低50%，导致转录延伸缺陷。

cyclin K依赖性机制

CRISPR tiling筛选锁定FLOS结构域为关键功能区域。Δ387-586和F1-5A突变体（不能结合cyclin K）均无法挽救细胞增殖。使用CR8降解cyclin K后，RPA3/PRIM1表达下降，IC₅₀为0.15μM，双基因过表达可逆转此效应。

研究结论指出，SETD1A通过非经典途径——依赖cyclin K而非H3K4甲基化活性——调控DNA复制机器表达，这一发现为开发新型靶向药物提供了理论依据。特别是cyclin K降解剂对TNBC的有效性（IC₅₀ 0.11-0.17μM），为当前缺乏治疗选择的患者带来希望。该研究不仅重新定义了SETD1A在肿瘤中的功能范式，更为表观遗传调控与细胞周期协同靶向治疗开辟了新方向。