TRIM21 介导 PRMT1 降解：结直肠癌治疗新希望

时间：2025年2月1日

来源：Cell Death & Disease

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结直肠癌（CRC）发病率和死亡率高，其发病机制未完全阐明。研究人员探究 TRIM21 在 CRC 中的作用及机制。发现 TRIM21 表达降低与患者不良预后相关，它可抑制 CRC 细胞增殖、转移，通过促进 PRMT1 降解发挥作用。为 CRC 治疗提供新方向。

在全球范围内，结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）可谓是一个 “狠角色”。它在恶性肿瘤的发病率和死亡率排行榜上都位居第三，每年全球新诊断出的癌症病例以及因癌症死亡的人数中，约有十分之一都 “拜它所赐”。目前，CRC 的发病机制就像一团迷雾，还没有被完全揭开，这给医生们诊断和治疗 CRC 带来了巨大的阻碍。所以，深入探索 CRC 发生和发展的调控机制迫在眉睫，这对于提高 CRC 的诊断、预后评估水平，以及开发更有效的治疗方法至关重要。

在这样的背景下，徐州医科大学等多家国内研究机构的研究人员勇敢地向难题发起挑战。他们把目光聚焦在 TRIM21 和 PRMT1 这两个 “小家伙” 身上，开展了一系列研究。最终，他们发现了一个重要秘密：TRIM21 在 CRC 中表达降低，而且和患者的不良临床病理特征以及较短的生存期密切相关。更关键的是，TRIM21 能够通过促进 PRMT1 的泛素化介导降解，来抑制 CRC 细胞的增殖、肿瘤发生、迁移和转移。这一发现意义非凡，为 CRC 的治疗带来了新的希望，研究成果发表在《Cell Death and Disease》上。

研究人员开展研究时用到了多种技术方法。首先，收集了徐州医科大学附属医院 485 对 CRC 组织样本，并获取患者临床病理信息。接着，进行细胞实验，包括培养 HEK293T 和 CRC 细胞系，用 siRNA 转染敲低 TRIM21 表达，用质粒转染过表达相关蛋白。还用了蛋白质免疫印迹（Western blot）分析蛋白表达，免疫组化（IHC）检测组织中蛋白表达，以及构建裸鼠皮下肿瘤和肺转移模型进行体内实验。

下面来看看具体的研究结果：

低 TRIM21 表达与 CRC 患者临床病理参数及不良生存相关：研究人员利用临床蛋白质组肿瘤分析联盟（CPTAC）数据库，发现 CRC 组织中 TRIM21 表达比正常组织显著降低。通过对 427 例 CRC 组织样本及配对相邻组织进行 IHC 染色，进一步证实了这一结果。而且，低 TRIM21 表达与肿瘤体积大、分化差、淋巴结转移、远处转移和晚期 TNM 分期显著正相关，但与年龄、性别无关。生存分析显示，低 TRIM21 表达的患者总生存期（Overall Survival，OS）和疾病特异性生存期（Disease-Specific Survival，DSS）更差，多因素 Cox 回归模型表明 TRIM21 是 CRC 患者 OS 和 DSS 的独立预后生物标志物。
TRIM21 在体外抑制 CRC 细胞的增殖和运动能力：在 HCT116 和 LoVo 细胞中进行敲低和过表达实验，CCK-8 和克隆形成分析表明，敲低 TRIM21 加速细胞增殖，过表达则抑制增殖。蛋白质免疫印迹分析发现，TRIM21 缺乏会使细胞周期蛋白 E2（Cyclin E2）和细胞周期蛋白 D1（Cyclin D1）水平升高，p21 水平降低；过表达 TRIM21 则相反。Transwell 分析显示，敲低 TRIM21 促进 CRC 细胞迁移和侵袭，过表达则抑制这些能力，且 TRIM21 表达变化会影响上皮 - 间质转化（EMT）相关蛋白水平。
TRIM21 与 PRMT1 结合并降低其蛋白质稳定性：通过质谱分析筛选出 PRMT1 可能是 TRIM21 的下游靶点。Co-IP 实验证实 HCT116 和 LoVo 细胞中内源性 TRIM21 和 PRMT1 相互结合，蛋白质免疫印迹实验表明 TRIM21 负向调节 PRMT1 蛋白水平，但对其 mRNA 水平影响不显著。用蛋白质合成抑制剂环己酰亚胺（CHX）处理 HCT116 细胞发现，TRIM21 过表达组 PRMT1 蛋白降解速率更高，半衰期缩短。
TRIM21 介导 CRC 细胞中 PRMT1 的 K48 连接的泛素化降解：Co-IP 分析表明 TRIM21 可介导 CRC 细胞中 PRMT1 的泛素化修饰，加入蛋白酶体抑制剂 MG132 后，TRIM21 对 PRMT1 蛋白水平的下调作用被逆转。结构域截断实验发现，TRIM21 的 SPRY 结构域对与 PRMT1 的相互作用至关重要。Co-IP 实验证实 TRIM21 主要诱导 PRMT1 的 K48 连接的泛素化。
PRMT1 是 TRIM21 介导的 CRC 进展体外抑制所必需的：在四组 HCT116 细胞中转染 TRIM21 和 PRMT1，CCK-8、克隆形成和 Transwell 实验表明，PRMT1 过表达促进细胞增殖、迁移和侵袭，TRIM21 过表达则抑制这些过程，且 PRMT1 过表达可逆转 TRIM21 过表达的抑制作用，蛋白质免疫印迹实验显示 PRMT1 过表达会影响 p16 和 p21 的表达。
TRIM21 在体内以 PRMT1 依赖的方式影响 CRC 的发展：在裸鼠皮下肿瘤模型和尾静脉肺转移模型中，OE-TRIM21 组肿瘤重量和体积更小，肺转移结节数量更少；OE-PRMT1 组则相反；在 OE-TRIM21 组中恢复 PRMT1 表达，会逆转 TRIM21 的抑瘤作用。IHC 染色分析肿瘤组织中相关蛋白表达进一步验证了上述结果。

综合来看，研究人员发现 TRIM21 在 CRC 组织中表达降低，是独立预后因素。机制上，TRIM21 通过其 SPRY 结构域与 PRMT1 结合，促进 PRMT1 的 K48 连接的泛素化降解，抑制 CRC 细胞增殖、迁移和转移。这一研究揭示了 PRMT1 的调控机制，为抗 PRMT1 治疗面临的挑战提供了解决思路，也为开发激活 TRIM21 的靶向药物治疗 CRC 提供了理论依据，有望为 CRC 患者带来新的曙光。