癌症是危害人类健康的第一杀手,全世界历年来因癌症而去世的人数不断上升。Hippo信号通路与多种肿瘤的发生发展密切相关,其在癌症发生过程中的作用一直是大家研究的热点。本文通过在血清饥饿的结直肠癌细胞HCT116中加入FBS激活Hippo信号通路下游基因的表达,并利用si RNA文库筛选参与信号通路调控的蛋白质甲基转移酶和去甲基化酶,发现组蛋白H3K9me2去甲基化酶KDM3A促进Hippo下游靶基因CTGF和CYR61的表达。基因表达谱的分析进一步验证了上述结果。随后的分子机制研究发现,KDM3A酶活突变后对Hippo下游靶基因不起作用,并且在H3K9me2甲基转移酶G9a的抑制剂BIX01294和UNC0631的作用下,Hippo靶基因的表达都发生明显上升,说明KDM3A去甲基化酶的活性对于KDM3A调控Hippo信号通路不可或缺。进一步的Ch IP实验结果显示,一方面,KDM3A在YAP基因上富集并通过影响YAP的基因上的H3K9me2调控YAP的转录;另一方面,KDM3A不仅在靶基因CTGF和CYR61上富集,影响CTGF和CYR61基因上的H3K9me2的水平,而且参与调控对基因主体之外的转录增强子的活性。在KDM3A缺失情况下,H3K9me2在靶基因CTGF和CYR61增强子上显著上升并抑制了作为增强子活性标志的H3K27ac和Hippo信号通路转录因子TEAD1与增强子的结合能力,说明KDM3A通过影响靶基因增强子的活性以及与转录因子的结合调控了靶基因的转录。实验进一步证明KDM3A通过Hippo信号通路还促进细胞的增殖、分裂和迁移能力,而KDM3A的缺失明显抑制了细胞在裸鼠中的成瘤能力,说明KDM3A作为原癌基因参与到了Hippo信号通路对靶基因的表达调控中。结合基因表达和TCGA数据分析发现,在患者结直肠癌中,Hippo的关键转录因子YAP与KDM3A都为高表达且两者表达关系为高度正相关。并且病人结直肠癌组织中高表达的KDM3A的手术治疗后生存时间显著变短,而在Hippo转录因子和靶基因中并没有发现此相关性,说明KDM3A可以作为医学上治疗结直肠癌的靶点。综上所述,本文利用生物化学、细胞生物学和表观基因组学等方法来研究KDM3A对Hippo信号通路的影响,并且探究其在结直肠癌发生发展中的作用,初步证明KDM3A可能可以作为结直肠癌病人预后的分子标志,为临床诊断和药物靶点设计提供了新的思路和理论基础。