《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》：Regulation of androgen receptor expression by enhancer elements in prostate cancer
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这篇综述深入探讨了雄激素受体（AR）增强子在前列癌（PCa）尤其去势抵抗性前列腺癌（CRPC）中的关键作用。文章系统阐述了上游增强子、远端启动子、内含子2/3增强子及下游增强子如何通过染色质环化（enhancer-promoter looping）与AR启动子互作，驱动AR过表达及CRPC进展。这些发现为开发针对AR信号通路（AR signaling）及其调控元件的新疗法提供了潜在靶点。
雄激素受体（AR）的过表达是驱动去势抵抗性前列腺癌（CRPC）发展的关键机制。在临床CRPC样本中，AR基因位点的扩增是导致AR转录本和蛋白水平升高的原因之一。此外，AR基因附近增强子元件的活性或拷贝数增加也与AR转录增强相关。这些调控区域通过增强子-启动子环化与AR基因启动子相互作用，从而提升AR mRNA的转录水平。阐明这些增强子元件在驱动AR过表达和异常AR信号传导中的作用，可能为CRPC揭示新的治疗靶点。
AR上游增强子
研究表明，CRPC肿瘤表现出位于AR基因转录起始位点上游约650 kb处的一个增强子区域（约9 kb）的扩增。在CRPC样本（n=4）中观察到该AR上游增强子区域有强烈的H3K27ac ChIP-seq信号，而在原发PCa样本（n=6）中则没有，提示了CRPC特异性的增强子激活。染色体构象捕获（3C）分析显示该区域与AR启动子存在物理相互作用。利用CRISPR干扰（CRISPRi）靶向该上游增强子区域可显著降低LNCaP细胞中的AR mRNA表达和细胞增殖，此效应可通过强制AR过表达来挽救。此外，在LNCaP细胞中通过CRISPR介导敲入单个拷贝的该上游增强子，可增加AR表达并赋予对雄激素剥夺和恩杂鲁胺（enzalutamide）治疗的抵抗性。在101例CRPC样本队列中，67%的样本显示AR基因与其上游增强子区域共同扩增，且与AR mRNA表达升高相关；13%的样本仅显示上游增强子扩增，同样与AR表达增加相关，支持增强子单独扩增足以驱动AR过表达的观点。
AR远端启动子
EZH2在包括PCa在内的多种癌症中高表达。作为多梳抑制复合物2（PRC2）的催化亚基，EZH2通常通过介导组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化（H3K27me3）来沉默基因。然而，EZH2也可不依赖于PRC2调控基因表达。研究发现，EZH2能与AR相互作用，并以不依赖于PRC2的方式促进AR靶基因表达。EZH2敲低会降低PCa细胞中的AR mRNA水平，而过表达则产生相反效应。ChIP-seq分析和荧光素酶报告基因检测表明，EZH2结合于AR基因转录起始位点下游1.7-2.5 kb处的一个远端启动子区域，并增强LNCaP细胞中的AR转录活性。该区域缺乏抑制性标记H3K27me3，而显示活性标记H3K27ac。重要的是，敲低PRC2的另一核心组分SUZ12并不影响AR mRNA水平，且催化失活的EZH2突变体仍能调控AR mRNA水平，表明EZH2在此过程中的作用不依赖于PRC2及其甲基转移酶活性。有趣的是，视黄酸相关孤儿受体γ（ROR-γ）也被报道可直接结合于AR基因转录起始位点下游2.3 kb处，与EZH2结合区域重叠。ROR-γ在CRPC中过表达并促进AR表达，其敲低或药理抑制会降低多种PCa细胞系中的AR mRNA和蛋白水平。删除该结合位点会减少C4-2细胞中的AR mRNA表达。这些发现支持了ROR-γ通过结合AR远端启动子并招募共激活因子（如NCOA1、NCOA3）和RNA聚合酶II来促进AR转录的模型。EZH2是否与ROR-1或其相关辅因子协同驱动AR远端启动子的表达仍有待确定。
AR内含子2增强子
AR被发现能以雄激素依赖的方式抑制其自身的转录。在VCaP细胞中，二氢睾酮（DHT）处理导致AR mRNA水平降低，此效应可被AR拮抗剂阻断。后续ChIP实验证明，DHT诱导AR结合到位于AR基因内含子2的一个AR结合位点（ARBS），并伴随增强子相关组蛋白标记H3K4me1和H3K4me2水平的降低。AR ChIP结合3C分析揭示了DHT依赖性的内含子2 ARBS与AR启动子之间的相互作用，表明该位点作为一个增强子，DHT结合的AR通过结合于此并破坏其活性来抑制AR转录。我们将此位点称为AR内含子2增强子。赖氨酸特异性去甲基化酶1（LSD1）是一种组蛋白去甲基化酶，能以环境依赖性方式作为转录抑制因子或激活因子发挥作用。研究发现，DHT处理促进了LSD1招募到VCaP和LNCaP-CSS3细胞中的AR内含子2增强子。通过siRNA敲低LSD1或抑制其活性，可减弱DHT诱导的AR表达抑制，表明LSD1是此抑制过程所必需的。值得注意的是，LSD1敲低并不影响DHT诱导的AR与内含子2增强子的结合，提示LSD1在AR招募下游发挥作用。这些发现支持了一个模型：在生理雄激素水平下，DHT结合的AR招募LSD1至内含子2增强子以抑制AR基因转录。在雄激素剥夺条件下，AR-LSD1复合物与该增强子结合的缺失将解除其抑制效应，导致AR基因转录增加，这可能促进了CRPC中观察到的AR mRNA上调。
AR内含子3增强子
SMAD3是经典TGF-β信号通路的关键效应因子，但在PCa中，SMAD3促进AR表达不依赖于TGF-β信号和经典SMAD复合物。SMAD3敲低会降低PCa细胞中AR及其靶基因的表达，而SMAD4或SMAD2敲低影响甚微。ChIP-seq研究在AR基因的内含子3内识别出一个显著的SMAD3结合峰，该峰与PCa细胞和组织中的H3K27ac ChIP-seq及转座酶可及染色质测定（ATAC-seq）信号重叠，表明这是一个活跃的调控区域。未发表的4C-seq数据显示，SMAD3峰区域内的两个独立探针与AR启动子区域存在物理相互作用。通过CRISPRi靶向该SMAD3峰区域导致AR mRNA表达降低，证实该区域是一个真正的增强子，我们称之为AR内含子3增强子。对H3K27ac ChIP-seq和ATAC-seq数据集的分析显示，AR内含子3增强子在PCa组织中被激活。转录组数据显示，与原发性肿瘤相比，转移性PCa和CRPC中AR和SMAD3水平均升高，支持SMAD3在侵袭性疾病中驱动AR表达的作用。这些发现表明SMAD3直接结合AR内含子3增强子以促进晚期PCa中的AR转录。识别SMAD3作为AR的关键转录调控因子为抑制AR信号提供了潜在的治疗途径。事实上，使用靶向SMAD3的PROTAC进行处理可诱导SMAD3降解，从而降低AR表达。
AR下游增强子
最近一项研究识别出位于AR基因终止位点下游约65 kb处的一个潜在增强子元件（C4）的扩增，我们称此位点为AR下游增强子。在使用AR通路抑制剂（恩杂鲁胺或阿比特龙）治疗后，CRPC样本中AR下游增强子的拷贝数增加。LNCaP细胞中的H3K27ac Hi-ChIP数据揭示了AR下游增强子与AR启动子之间的染色质环化。对CRPC类器官的ATAC-seq峰进行的基序分析提示，在AR下游增强子区域富集了FOXA1等转录因子。一致地，FOXA1 ChIP-seq峰在PCa细胞系、原发PCa和CRPC组织中与AR下游增强子区域重叠。该下游增强子是否在功能上贡献于AR表达和CRPC进展，仍需未来研究证实。
结论与展望
本综述重点介绍了AR基因的五个顺式调控元件：上游增强子、远端启动子、内含子2增强子、内含子3增强子和下游增强子。来自PCa组织和类器官的H3K27ac ChIP-seq和ATAC-seq数据显示，这些调控区域在一些数据集中被共同激活，而在另一些数据集中则差异激活，提示这些元件可能协同或独立地驱动AR表达。需要进一步研究以确定特定的调控元件是否在AR靶向治疗和疾病进展的不同阶段被激活，以及它们是否以环境依赖的方式独立或协同地驱动CRPC中的AR过表达。此外，识别与这些区域相互作用的转录因子和调控蛋白，对于理解它们如何协调AR转录激活至关重要。
