《Oncogene》：YEATS2 promotes DNA repair and induces anoikis resistance by enhancing chromatin accessibility to drive prostate cancer metastasis
编辑推荐：
本研究揭示了转移性前列腺癌(mPCa)治疗中，失巢凋亡抵抗是肿瘤细胞在脉管系统中存活和转移的关键。针对其分子机制不清的问题，研究人员围绕组蛋白乙酰转移酶复合体ATAC亚基YEATS2开展研究，发现YEATS2在mPCa中高表达且与不良预后相关。其通过其YEATS结构域识别H3K27ac，上调H3K9ac和H3K14ac水平，增加RAD50启动子区域的染色质可及性，并招募转录因子NR2C2，从而上调DNA损伤修复基因RAD50的表达。这增强了前列腺癌细胞的DNA损伤修复能力，诱导失巢凋亡抵抗，并促进转移。研究阐明了YEATS2/NR2C2/RAD50轴调控DNA损伤反应和失巢凋亡抵抗的新机制，为治疗mPCa提供了潜在新靶点和策略。
尽管治疗策略不断进步，转移性前列腺癌（mPCa）的治疗仍然充满挑战，临床疗效有限且预后不佳。肿瘤细胞在脱离细胞外基质后，大部分会经历一种特殊的程序性细胞死亡——失巢凋亡（anoikis）。然而，少数细胞能够获得对失巢凋亡的抵抗能力，从而在血管和淋巴系统中存活下来，这是肿瘤细胞发生转移的先决条件和关键步骤。因此，深入研究前列腺癌转移和失巢凋失抵抗背后的分子机制，对于发现新的抗肿瘤靶点和制定有效治疗策略至关重要。
为了回答这些问题，发表在《Oncogene》杂志上的一项研究揭示了YEATS结构域蛋白2（YEATS2）在促进前列腺癌转移中的关键作用。研究人员发现YEATS2在转移性前列腺癌中表达升高，且与不良临床结局相关。其通过上调DNA损伤修复基因RAD50的表达，抑制失巢凋亡并促进转移。机制上，YEATS2通过识别组蛋白修饰H3K27ac，增加了RAD50启动子区域的染色质可及性，并随后招募了转录因子NR2C2。此外，MRN复合体抑制剂Mirin在体内可抑制前列腺癌细胞的淋巴结转移。这项研究揭示了YEATS2/NR2C2/RAD50轴在调节前列腺癌转移中的DNA损伤反应和失巢凋亡抵抗方面的新功能，凸显了驱动转移进程的重要通路，并为治疗转移性前列腺癌提供了潜在的新策略。
为开展这项研究，研究人员运用了多项关键技术方法。他们收集了同济医学院附属协和医院泌尿外科2023-2024年间的前列腺癌组织及其淋巴结转移组织样本进行临床分析。通过整合公共数据库的测序数据、失巢凋亡抵抗前列腺癌细胞的转录组数据和临床转移前列腺癌组织的蛋白质组数据，筛选出关键候选基因。在细胞和动物水平，研究人员建立了原发和转移前列腺癌细胞系、小鼠腘窝淋巴结转移模型和肺转移模型，并使用过表达、敲低和截短质粒等技术进行功能验证。在机制探究层面，研究采用了RNA测序、ATAC-seq（转座酶可及染色质高通量测序）分析染色质可及性，通过肽段pull-down、Co-IP（免疫共沉淀）、ChIP-qPCR（染色质免疫沉淀-定量聚合酶链式反应）和双荧光素酶报告基因实验，探究了YEATS2与H3K27ac、NR2C2的相互作用及其对RAD50的转录调控。通过Western blot、免疫荧光、免疫组化等方法检测了蛋白表达、组蛋白修饰和DNA损伤标志物。最后，利用CCK-8、Transwell、划痕实验等评估了细胞活力、迁移和侵袭能力。
YEATS2在mPCa中高表达且与不良预后相关
通过对公共数据库、课题组失巢凋亡抵抗细胞芯片数据和临床mPCa组织蛋白质组数据的整合分析，研究人员筛选出SRPRB、YEATS2、FAM126A和OSR2四个候选基因。其中，YEATS2的上调与前列腺癌患者的总生存期和无进展生存期显著降低相关，因此被选作后续研究的靶基因。
YEATS2过表达促进前列腺癌细胞的失巢凋亡抵抗和转移
研究人员建立了小鼠腘窝淋巴结转移模型，并分离了原发和转移前列腺癌细胞系。结果显示，转移肿瘤细胞中的YEATS2蛋白水平高于原发肿瘤细胞，且具有更强的失巢凋亡抵抗和转移潜能。功能实验表明，在前列腺癌细胞中过表达YEATS2可显著增强体外失巢凋亡抵抗和转移潜能，而敲低YEATS2则产生相反效果。在体实验也证实，敲低YEATS2可显著抑制前列腺癌细胞的体内转移。
YEATS2通过促进DNA损伤修复增强前列腺癌细胞的失巢凋亡抵抗
基因富集分析显示，与YEATS2表达正相关的基因富集在DNA损伤反应与修复等通路。实验发现，悬浮培养可诱导前列腺癌细胞DNA损伤，而过表达YEATS2可显著缓解这种损伤。低剂量顺铂诱导的DNA损伤可抑制前列腺癌细胞的失巢凋亡抵抗，而过表达YEATS2可逆转此效应。这表明YEATS2通过促进DNA损伤修复来增强前列腺癌细胞的失巢凋亡抵抗。
YEATS2通过增强染色质可及性上调RAD50表达从而诱导失巢凋亡抵抗
ATAC-seq和RNA-seq联合分析发现，YEATS2过表达增强了RAD50启动子区域的染色质可及性，并上调了其表达。RAD50表达与YEATS2表达呈正相关，且在转移和失巢凋亡抵抗的前列腺癌细胞中高表达。挽救实验表明，过表达RAD50可部分逆转YEATS2敲低引起的DNA损伤，并恢复细胞因YEATS2敲低而受损的失巢凋亡抵抗和转移能力。此外，RAD50过表达还能部分逆转YEATS2敲低导致的PARP1和BRCA1下调。
YEATS2增加转录因子NR2C2在RAD50基因启动子区域的富集
双荧光素酶报告实验证实YEATS2和NR2C2均能促进RAD50的转录。Co-IP实验表明YEATS2可与NR2C2相互作用。实验发现YEATS2和NR2C2可协同促进RAD50的转录和翻译。通过构建突变质粒和ChIP-qPCR验证，研究人员确定了NR2C2在RAD50启动子上的结合位点（TFBS #1）。ChIP-qPCR分析显示，YEATS2的水平正向调控NR2C2在RAD50启动子区域的富集。
YEATS2通过上调组蛋白H3K9ac和H3K14ac水平促进RAD50表达
组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素A处理可剂量依赖性地增加H3K9ac、H3K14ac和RAD50的水平。在YEATS2高表达或过表达的细胞中，H3K9ac和H3K14ac水平上调。研究人员推测YEATS2可能通过识别H3K27ac来调节RAD50表达。实验发现，虽然YEATS2的过表达或敲低并不显著影响H3K27ac在RAD50启动子区域的富集，但H3K27ac特异性抑制剂A485处理可显著降低其富集，并削弱YEATS2对RAD50的上调作用。ChIP-qPCR分析显示，H3K9ac和H3K14ac在RAD50启动子区域显著富集，且其富集受YEATS2和H3K27ac共同调控。
YEATS2通过其YEATS结构域识别H3K27ac上调RAD50表达
肽段pull-down和Co-IP实验证明YEATS2的YEATS结构域（氨基酸231-310）能够与H3K27ac结合。在YEATS2敲低的细胞中，回补野生型YEATS2可逆转RAD50表达下降，而回补缺失YEATS结构域的截短突变体则无法逆转。这表明YEATS2通过其YEATS结构域识别H3K27ac来上调RAD50表达，两者在这一过程中均起关键作用。
敲低RAD50或给予MRN复合体抑制剂均可减少前列腺癌细胞的体内转移
RAD50与MRE11、NBS1形成MRN复合体，在DNA损伤修复中起关键作用。Mirin是MRN复合体的特异性抑制剂。实验表明，RAD50过表达可增强前列腺癌细胞在悬浮培养中的存活能力，而Mirin可逆转此效应。在体实验中，无论是MRE11敲低还是Mirin处理，均能抑制前列腺癌细胞在肺转移模型中的转移能力。同样，在前列腺细胞中敲低RAD50也会降低肿瘤细胞向淋巴结的转移能力。这些结果表明，前列腺癌细胞的DNA损伤修复能力对其失巢凋亡抵抗和体内转移至关重要。
综上所述，本研究揭示了一条驱动前列腺癌转移的新机制通路。当癌细胞脱离细胞外基质后，YEATS2表达上调。YEATS2通过其YEATS结构域识别RAD50启动子区域的H3K27ac修饰，进而募集组蛋白乙酰转移酶复合体ATAC，提高局部H3K9ac和H3K14ac水平，增加染色质可及性。同时，YEATS2促进转录因子NR2C2的表达及其在RAD50启动子的招募，共同驱动RAD50的转录上调。高表达的RAD50通过增强DNA损伤修复能力，帮助脱离基质的癌细胞抵抗由此产生的DNA损伤和失巢凋亡，从而促进其在循环系统中的存活和后续的远处转移。这一过程可被MRN复合体抑制剂Mirin所阻断。
该研究首次阐明了YEATS2/NR2C2/RAD50轴在调控前列腺癌转移中的核心作用，将染色质修饰、转录调控、DNA损伤修复和失巢凋亡抵抗这几个关键生物学过程联系起来，为理解转移性前列腺癌的耐药和进展机制提供了新视角。研究证实YEATS2是转移性前列腺癌的不良预后因子，并验证了靶向MRN复合体可抑制转移，这为开发针对转移性前列腺癌的新疗法，特别是针对失巢凋亡抵抗这一薄弱环节的治疗策略，提供了潜在的新靶点（YEATS2/RAD50轴）和先导化合物（Mirin）。
