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甲基化修饰是最常见的翻译后修饰(Posttranslational modification,PTM)方式之一,包括精氨酸甲基化和赖氨酸甲基化等。精氨酸甲基转移酶4(Protein Arginine Methyltransferase 4,PRMT4)又被称为共激活因子相关的精氨酸甲基转移酶 1(Coactivitor-associated arginine methyltransferase 1,CARM1),是精氨酸甲基转移酶(Proteinargininemethyltransferase,PRMT)家族中的I型蛋白成员,即可催化精氨酸进行单甲基化修饰以及非对称双甲基化修饰。CARM1通过甲基化组蛋白、转录因子、共调控因子、剪接因子以及RNA聚合酶II发挥作用,调控了多种细胞功能,包括细胞周期的推进,mRNA的剪接,以及DNA损伤修复等。课题组的前期研究结果表明精氨酸甲基转移酶CARM1能调控细胞周期的进程。本课题进一步通过亲和纯化质谱分析鉴定到与CARM1功能性互作的染色质重塑 Mi-2/NuRD(Nucleosome Remodeling Deacetylase)复合体。接下来我们运用多种技术研究CARM1和NuRD复合物的相互作用以及生物学功能:通过亲和纯化联合质谱分析找到与CARM1相互作用的蛋白,鉴定出NuRD复合物;通过Biacore和免疫共沉淀实验,证实CARM1与NuRD复合物中的成员HDAC2、MTA1、MBD3、GATAD2A均存在相互作用;通过体外甲基化实验,揭示NuRD复合物中GATAD2A亚基是CARM1的新型非组蛋白甲基化底物;通过亲和纯化联合定量质谱分析,鉴定出GATAD2A的5个精氨酸甲基化位点:R213、R249、R258、R273、R293;利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建CARM1敲除稳定细胞株;通过定量质谱,证实敲除CARM1后,GATAD2A甲基化减弱,同时NuRD复合物的正常组装受到干扰;通过流式分析确定NuRD复合体在细胞周期中的重要作用。众所周知,细胞周期的异常与癌症发生发展密切相关,这意味着CARM1与NuRD复合物的相互作用可能在癌症的发生发展中发挥重要的作用。综上所述,本课题阐述了 CARM1影响癌症的发生发展的一种潜在机制,即CARM1通过甲基化GATAD2A,从而影响NuRD复合物的组装,进而影响细胞周期的正常推进。GATAD2A作为CARM1的非组蛋白底物为靶向CARM1的活性小分子的筛选提供了新的思路。这样的小分子将为防治CARM1相关癌症带来新的希望。