摘要：科學家們通過系統(tǒng)性的CRISPR篩選，發(fā)現PTGES3竟然是雄激素受體的一個意想不到的調節(jié)因子。
一種此前特性不明的蛋白質，過去被認為是分子伴侶或酶，實際上可能在前列腺癌中扮演著關鍵角色。在一次系統(tǒng)的CRISPR篩選中，來自Arc研究所、加州大學舊金山分校和弗雷德·哈欽森癌癥中心的科學家們發(fā)現，PTGES3（第三種前列腺素E合成酶）竟然是雄激素受體的一個意想不到的調節(jié)因子。這項發(fā)現于11月5日發(fā)表在《自然·遺傳學》雜志上，不僅重新定義了PTGES3在基因表達調控中的生物學作用，還揭示了一個有望用于治療對現有激素療法耐藥的侵襲性前列腺癌的新靶點。
圖1 全基因組CRISPR篩選鑒定PTGES3為晚期前列腺癌中雄激素受體的直接調節(jié)因子
研究團隊在開發(fā)出一種能夠實時追蹤雄激素受體水平的熒光標記后，發(fā)現了這種關聯。雄激素受體是一種激素感應蛋白，通常有助于前列腺的發(fā)育和維持。在前列腺癌細胞中，雄激素受體活性顯著增強，并驅動腫瘤的侵襲性進展，使其成為當前治療的主要靶點。這項標記技術的創(chuàng)新使得科學家能夠進行全基因組CRISPR篩選，從而識別出哪些基因對于維持侵襲性前列腺癌細胞中的雄激素受體水平至關重要。
在篩選過程中，研究人員逐一關閉基因，以觀察哪些基因會導致發(fā)光的雄激素受體蛋白消失。篩選結果證實了已知的雄激素受體調節(jié)因子，例如 HOXB13 和 GATA2，驗證了該方法的有效性，但也發(fā)現了一些意想不到的候選基因，例如 PTGES3。由于 PTGES3 是三種相關的合成前列腺素酶中唯一影響雄激素受體水平的酶，因此結果表明它可能并非之前認為的那樣發(fā)揮作用。
“我們的研究展現了CRISPR技術在定量、無偏倚的蛋白質研究中的強大作用，它能幫助我們發(fā)現一些關于研究充分的蛋白質的新信息，”資深作者盧克·吉爾伯特（Luke Gilbert，@LukeGilbertSF）說道，他是Arc研究所的核心研究員，也是加州大學舊金山分校醫(yī)學院泌尿外科副教授?！拔覀冏畛醯哪繕耸菍ふ铱赡苷{控雄激素受體生物學的酶，因為它們是藥物靶點，但最終我們發(fā)現了PTGES3，一種據我們所知并非酶的蛋白質，它卻對雄激素受體產生了深遠的影響?！?/div>
圖2 在PCa細胞中建立內源性AR-mNG2熒光報告基因
圖1 全基因組CRISPR篩選鑒定PTGES3為晚期前列腺癌中雄激素受體的直接調節(jié)因子
為了進一步探究PTGES3在前列腺癌中的潛在作用，研究團隊分析了患者數據，結果顯示PTGES3高表達的患者在接受激素治療后療效顯著較差。小鼠研究表明，抑制PTGES3可延緩腫瘤生長并降低腫瘤內雄激素受體水平，提示PTGES3可能成為治療耐藥性癌癥的新靶點。
研究人員證實，在癌細胞中，PTGES3 實際上通過雙重機制發(fā)揮作用：一方面，它作為輔助伴侶蛋白，幫助穩(wěn)定細胞質中的雄激素受體蛋白；另一方面，它作為核內輔助因子，使雄激素受體能夠與 DNA 結合并激活其靶基因。如果雄激素受體是前列腺癌進展的驅動因素，那么研究人員提供的證據表明，腫瘤生長可能受到 PTGES3 的輔助，甚至依賴于 PTGES3。
圖2 在PCa細胞中建立內源性AR-mNG2熒光報告基因
“以往通過調控轉錄因子功能進行治療的研究主要集中在DNA結合域和轉錄激活域。而針對轉錄因子穩(wěn)定性調控因子的研究則相對較少，”該研究的第一作者李浩龍（音譯）說道。他曾在加州大學舊金山分校（UCSF）開展這項研究，目前是弗雷德·哈欽森癌癥研究中心（Fred Hutch）的助理教授?！拔覀兊难芯靠梢詾槔斫獠煌に仳寗有桶┌Y中其他重要的轉錄因子提供參考模板。未來，腫瘤學研究中至少有20種轉錄因子可以從這種方法中受益?！?/div>
研究團隊目前正致力于了解PTGES3與雄激素受體相互作用的結構細節(jié)。他們的長期目標是開發(fā)針對這種相互作用的治療方法，可能采用已在臨床試驗中展現出前景的蛋白質降解策略。
該研究的另一位資深作者，加州大學舊金山分校海倫·迪勒家族綜合癌癥中心放射腫瘤學、泌尿外科和內科學教授、轉化研究副主任Felix Feng于去年12月去世?！拔覀兩钋芯拺奄M利克斯，并希望這項研究能成為他留下的寶貴遺產，”吉爾伯特說道。
參考資料
[1] Genome-scale CRISPR screens identify PTGES3 as a direct modulator of androgen receptor function in advanced prostate cancer
摘要：科學家們通過系統(tǒng)性的CRISPR篩選，發(fā)現PTGES3竟然是雄激素受體的一個意想不到的調節(jié)因子。
一種此前特性不明的蛋白質，過去被認為是分子伴侶或酶，實際上可能在前列腺癌中扮演著關鍵角色。在一次系統(tǒng)的CRISPR篩選中，來自Arc研究所、加州大學舊金山分校和弗雷德·哈欽森癌癥中心的科學家們發(fā)現，PTGES3（第三種前列腺素E合成酶）竟然是雄激素受體的一個意想不到的調節(jié)因子。這項發(fā)現于11月5日發(fā)表在《自然·遺傳學》雜志上，不僅重新定義了PTGES3在基因表達調控中的生物學作用，還揭示了一個有望用于治療對現有激素療法耐藥的侵襲性前列腺癌的新靶點。
圖1 全基因組CRISPR篩選鑒定PTGES3為晚期前列腺癌中雄激素受體的直接調節(jié)因子
研究團隊在開發(fā)出一種能夠實時追蹤雄激素受體水平的熒光標記后，發(fā)現了這種關聯。雄激素受體是一種激素感應蛋白，通常有助于前列腺的發(fā)育和維持。在前列腺癌細胞中，雄激素受體活性顯著增強，并驅動腫瘤的侵襲性進展，使其成為當前治療的主要靶點。這項標記技術的創(chuàng)新使得科學家能夠進行全基因組CRISPR篩選，從而識別出哪些基因對于維持侵襲性前列腺癌細胞中的雄激素受體水平至關重要。
在篩選過程中，研究人員逐一關閉基因，以觀察哪些基因會導致發(fā)光的雄激素受體蛋白消失。篩選結果證實了已知的雄激素受體調節(jié)因子，例如 HOXB13 和 GATA2，驗證了該方法的有效性，但也發(fā)現了一些意想不到的候選基因，例如 PTGES3。由于 PTGES3 是三種相關的合成前列腺素酶中唯一影響雄激素受體水平的酶，因此結果表明它可能并非之前認為的那樣發(fā)揮作用。
“我們的研究展現了CRISPR技術在定量、無偏倚的蛋白質研究中的強大作用，它能幫助我們發(fā)現一些關于研究充分的蛋白質的新信息，”資深作者盧克·吉爾伯特（Luke Gilbert，@LukeGilbertSF）說道，他是Arc研究所的核心研究員，也是加州大學舊金山分校醫(yī)學院泌尿外科副教授。“我們最初的目標是尋找可能調控雄激素受體生物學的酶，因為它們是藥物靶點，但最終我們發(fā)現了PTGES3，一種據我們所知并非酶的蛋白質，它卻對雄激素受體產生了深遠的影響?！?/div>
圖2 在PCa細胞中建立內源性AR-mNG2熒光報告基因
為了進一步探究PTGES3在前列腺癌中的潛在作用，研究團隊分析了患者數據，結果顯示PTGES3高表達的患者在接受激素治療后療效顯著較差。小鼠研究表明，抑制PTGES3可延緩腫瘤生長并降低腫瘤內雄激素受體水平，提示PTGES3可能成為治療耐藥性癌癥的新靶點。
研究人員證實，在癌細胞中，PTGES3 實際上通過雙重機制發(fā)揮作用：一方面，它作為輔助伴侶蛋白，幫助穩(wěn)定細胞質中的雄激素受體蛋白；另一方面，它作為核內輔助因子，使雄激素受體能夠與 DNA 結合并激活其靶基因。如果雄激素受體是前列腺癌進展的驅動因素，那么研究人員提供的證據表明，腫瘤生長可能受到 PTGES3 的輔助，甚至依賴于 PTGES3。
圖2 在PCa細胞中建立內源性AR-mNG2熒光報告基因
“以往通過調控轉錄因子功能進行治療的研究主要集中在DNA結合域和轉錄激活域。而針對轉錄因子穩(wěn)定性調控因子的研究則相對較少，”該研究的第一作者李浩龍（音譯）說道。他曾在加州大學舊金山分校（UCSF）開展這項研究，目前是弗雷德·哈欽森癌癥研究中心（Fred Hutch）的助理教授?！拔覀兊难芯靠梢詾槔斫獠煌に仳寗有桶┌Y中其他重要的轉錄因子提供參考模板。未來，腫瘤學研究中至少有20種轉錄因子可以從這種方法中受益。”
研究團隊目前正致力于了解PTGES3與雄激素受體相互作用的結構細節(jié)。他們的長期目標是開發(fā)針對這種相互作用的治療方法，可能采用已在臨床試驗中展現出前景的蛋白質降解策略。
該研究的另一位資深作者，加州大學舊金山分校海倫·迪勒家族綜合癌癥中心放射腫瘤學、泌尿外科和內科學教授、轉化研究副主任Felix Feng于去年12月去世?！拔覀兩钋芯拺奄M利克斯，并希望這項研究能成為他留下的寶貴遺產，”吉爾伯特說道。
參考資料
[1] Genome-scale CRISPR screens identify PTGES3 as a direct modulator of androgen receptor function in advanced prostate cancer
