KDM5D通过表观遗传机制抑制FERD3L的表达，从而抑制男性结直肠癌中的肿瘤生长

本研究探讨Y染色体编码的KDM5D通过表观遗传调控抑制FERD3L表达，从而抑制男性结直肠癌（CRC）恶性进展的作用。通过免疫组化分析60例男性CRC患者肿瘤及邻近正常组织发现，KDM5D显著下调，FERD3L上调，二者呈强负相关（P<0.001）。功能实验表明，KDM5D过表达抑制SW480和HCT116细胞增殖、迁移及侵袭，促进凋亡和G1期阻滞。体内实验证实其抑制皮下移植瘤生长，并伴随间质标志物降低和上皮标志物升高。ChIP-qPCR显示KDM5D招募至FERD3L启动子，降低H3K4me3水平，抑制其转录。该机制为男性CRC提供了新的表观遗传治疗靶点。

Jianwei Yu|Xuejing Zhong|Qinfen Lan|Shiqian Lan|Shuangming Lin|Yuanlin Qi|Xuemei Su|Jian Ding

福建省龙岩市福建医科大学第一附属医院胃肠病学系

摘要

结直肠癌（CRC）在男性中的发病率更高，预后更差，但其潜在的分子机制尚未完全阐明。表观遗传失调，特别是组蛋白修饰，在CRC的进展和转移中起着关键作用。KDM5D是一种编码在Y染色体上的H3K4去甲基化酶，在以男性为主的恶性肿瘤中经常下调。本文探讨了KDM5D及其下游靶基因FERD3L在男性CRC中的潜在肿瘤抑制作用。通过对60名男性CRC患者肿瘤及邻近正常组织的免疫组化检测，评估了KDM5D和FERD3L的表达情况，并分析了其与临床病理特征和生存期的相关性。使用增殖、克隆形成、凋亡、细胞周期、迁移和侵袭实验，在SW480和HCT116 CRC细胞系中评估了KDM5D过表达的功能效应。在皮下异种移植模型中进行了体内验证。机制研究包括ChIP-qPCR检测启动子 occupancy和H3K4me3水平，以及使用FERD3L过表达进行的 rescue 实验。与邻近正常组织相比，男性CRC肿瘤中的KDM5D表达显著降低，而FERD3L表达升高（P < 0.001）。KDM5D水平低和FERD3L水平高与晚期疾病、淋巴结转移和较差的总体生存率相关。KDM5D过表达在体外抑制了细胞增殖、克隆形成、迁移和侵袭，同时促进了凋亡和G1期停滞。在体内，KDM5D上调显著抑制了皮下肿瘤生长并促进了凋亡，这一点通过TUNEL实验得到证实。这些效应伴随着间充质标志物（N-钙粘蛋白、波形蛋白）表达的降低和E-钙粘蛋白表达的增加。ChIP-qPCR显示，KDM5D在KDM5D过表达时招募到FERD3L的近端启动子，并伴随H3K4me3水平的降低。FERD3L过表达部分恢复了KDM5D诱导的抑制表型。KDM5D被招募到FERD3L启动子，并与H3K4me3标记的降低相关，这与男性CRC中FERD3L的转录抑制有关。这一轴与抑制男性CRC细胞的恶性进展和侵袭性有关。这些发现提示了一种可能的表观遗传机制，可能导致CRC的性别差异，需要在更大的队列中进行进一步验证和催化依赖性的功能研究。

引言

结直肠癌（CRC）在全球范围内是一个重大的公共卫生挑战，是全球第三大常见癌症，也是由肿瘤引起的第二大死亡原因[1]。目前的标准治疗方法包括手术切除，辅以射频消融或化疗等辅助手段[2]。然而，大约20%的CRC患者在诊断时已经出现转移，尽管采用了包括手术、全身治疗和局部干预在内的多学科方法，晚期转移性CRC的5年生存率仍然很低（10–30%）[3]、[4]、[5]、[6]。因此，阐明CRC发生、进展和转移的分子机制至关重要，从而确定新的治疗靶点。

翻译后修饰（PTMs）在调节肿瘤进展过程中的细胞信号通路中起着关键作用[7]、[8]。其中，组蛋白甲基化和去甲基化是调节染色质结构、转录活性和核动态的关键表观遗传修饰[9]。组蛋白甲基化失调与多种疾病有关，包括神经系统疾病和多种恶性肿瘤[9]。赖氨酸特异性去甲基化酶5（KDM5）家族可以去除H3K4me2/3的甲基，从而在多种癌症中转录抑制靶基因[10]。值得注意的是，编码在Y染色体上的KDM5D是组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶中唯一的性别特异性H3K4调节酶[11]、[12]。全球范围内，CRC在男性中的发病率显著高于女性，这可能反映了与性别相关的分子差异[13]。在大约52%的前列腺癌病例[14]、[15]和肾细胞癌[16]中观察到KDM5D的缺失，而在男性胃癌中，KDM5D通过去甲基化Cul4A启动子来抑制EMT[17]。

EMT是一种复杂且动态的重新编程机制，在促进癌细胞侵袭和远处转移中起着关键作用[18]。其特征是E-钙粘蛋白下调，这会损害细胞粘附并促进间充质特性[19]；EMT还涉及E-钙粘蛋白向N-钙粘蛋白的转换，从而增强迁移能力和转移潜力[20]。随之而来的β-连环蛋白核转位激活了血管内皮生长因子、c-Myc和CD44等致癌靶点，推动肿瘤生长[21]。此外，EMT赋予癌细胞干细胞性质，增强可塑性和自我更新能力[22]，以及化疗耐药基因的表达，从而加剧多药耐药性[23]。FERD3L基因（NATO3或N-TWIST）是一种编码在7号染色体上的基本螺旋-环-螺旋转录因子，是已知的三阴性乳腺癌和神经母细胞瘤等癌症中EMT、转移和化疗耐药性的驱动因素，其失调与不良预后相关[24]、[25]。然而，调控CRC中FERD3L表达的表观遗传机制仍大部分未被探索。

尽管CRC风险的性别差异可能源于不同的暴露和筛查实践[26]，但以男性为主的转移性进展的分子驱动因素仍不完全清楚。鉴于KDM5D具有抑制转移的作用，而FERD3L具有促进转移的作用，我们假设KDM5D可能在表观遗传层面上限制FERD3L的表达，以维持上皮细胞的完整性。因此，我们研究了KDM5D作为候选调节因子，并探讨了其与FERD3D在调节EMT和CRC进展中的相互作用。

通过体外和体内功能实验，我们明确了KDM5D的肿瘤抑制功能及其与下游靶基因FERD3D在调节EMT中的机制相互作用。我们的发现表明，KDM5D过表达在CRC细胞中抑制EMT，从而抑制了进展和转移。总体而言，这些结果将KDM5D定位为男性相关CRC的一个有前景的治疗靶点。

组织采集

2019年1月至2023年12月期间，在福建医科大学第一附属医院龙岩分院进行手术切除时，收集了CRC标本及其至少距离肿瘤边界5厘米远的相应正常组织。样本仅限于年龄在45–75岁之间的男性患者，这些患者经组织学确诊为结直肠腺癌，具有完整的医疗记录，未接受过放疗或化疗，且无同时存在的恶性肿瘤。

KDM5D下调与FERD3L积累及男性CRC患者预后不良相关

为了研究KDM5D和FERD3L的临床相关性，我们使用免疫组化（IHC）分析了60对男性CRC肿瘤组织和邻近正常组织中的表达模式。如图1A所示，KDM5D蛋白主要位于细胞核中，在肿瘤组织中的表达显著低于正常对照组。相比之下，FERD3L在细胞质和细胞核中均有染色，并在肿瘤组织中显著上调。

为了验证这种关系

讨论

在本研究中，我们观察到男性CRC组织中KDM5D表达降低而FERD3L表达升高，两者之间存在显著的负相关（P < 0.001）。KDM5D水平低和FERD3L水平高与晚期临床阶段、淋巴结转移、远处转移（对于FERD3L而言）、较高的病理阶段和较差的总体生存率相关。有趣的是，高FERD3L表达与远处转移显著相关

结论

我们的发现阐明了KDM5D通过启动子H3K4me3去甲基化介导的FERD3L转录抑制，在体外和体内抑制了FERD3L的致癌作用。这一机制增加了FERD3L调控的复杂性，影响了细胞的增殖、迁移和生存。KDM5D和FERD3D之间的负相关以及它们与临床预后的关联，使KDM5D-FERD3D轴成为预后的潜在生物标志物

伦理批准和动物饲养

本研究遵循《赫尔辛基宣言》（1964年）进行，所有参与患者均签署了书面知情同意书。病理学方案得到了福建医科大学第一附属医院伦理委员会的批准（编号44/2023）。

所有动物实验均符合中华人民共和国的动物保护法，并得到了龙岩第一附属医院伦理委员会的批准

CRediT作者贡献声明

Jianwei Yu：撰写——原始草稿、验证、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理。Xuejing Zhong：撰写——原始草稿、验证、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理。Qinfen Lan：软件、资源。Shiqian Lan：可视化、验证、数据管理。Shuangming Lin：可视化、验证、数据管理。Yuanlin Qi：撰写——审阅与编辑、监督。Xuemei Su：撰写——审阅与

出版同意

所有作者均已同意本文的发表。

资助

本研究的资金支持来自龙岩市科技计划项目（项目编号：2023LYF17024和2022LYF17083），由JWY和XJZ获得。资助方未参与研究设计、数据收集与分析、发表决定或手稿准备。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

无。