乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤,占女性癌症死亡的首位,其发病率也呈上升的趋势。乳腺癌具有高度异质性,可以分为Luminal A、Luminal B、HER2/ERBB2过表达、Basal、Normal-like及Claudin-low六个亚型。导致乳腺癌发生和发展的原因包括遗传学改变和表观遗传调控异常。研究发现多种表观遗传调控因子动态、可逆地调控与乳腺癌相关的关键基因和信号通路,而这些调控的紊乱可能导致乳腺癌的发生和发展。因此,探究表观遗传调控异常在乳腺癌中发挥作用的分子机制至关重要。表观遗传修饰在调控机体发育、细胞分化、癌症相关基因表达中发挥着关键作用,并且这种修饰具有可逆性。因而,一些在表观遗传修饰中起重要作用的酶成为疾病治疗中的关键靶标。LSD1(Lysine-specific demethylase 1)是重要的表观遗传修饰酶,它通过引起组蛋白H3K4me2和H3K9me2的去甲基化来影响染色质的构象,从而调控基因的表达。LSD1通过参与形成多种蛋白复合体在机体发育和癌症中起到了重要作用。由于LSD1发挥其功能依赖于细胞环境和形成的不同蛋白复合体,目前对于LSD1在不同亚型乳腺癌中发挥何种作用及其相关分子机制尚不完全明确。因而,LSD1调控乳腺癌发生发展的分子机制仍需进一步的探索。本研究发现存在LSD1突变的乳腺癌病人与不存在LSD1突变的乳腺癌病人相比呈现了较差的预后。其中预后最差的一例乳腺癌病人中存在着LSD1的R251Q突变,且为Luminal A乳腺癌。Luminal A乳腺癌是浸润性乳腺癌中发病率最高的亚型,虽然其对激素疗法敏感、整体而言预后相对较好,但仍存在较多的癌症复发和转移。癌症转移是乳腺癌致死的主要原因,而上皮间质转换(EMT)在癌症转移中起着关键作用,因而探究乳腺癌所依赖的EMT侵袭转移机制并发现关键的调控因子至关重要。前期研究表明LSD1在Luminal乳腺癌中起到了肿瘤抑制因子的作用。本研究继续探究了LSD1的R251Q突变在Luminal A乳腺癌中的作用以及其对关键原癌靶基因和EMT相关基因的调控机制。本研究通过构建LSD1稳定敲低后回补LSD1 R251Q表达的MCF7细胞株,来研究LSD1 R251Q突变在Luminal A乳腺癌中的功能。发现表达R251Q突变型LSD1的Luminal A乳腺癌上皮细胞的二维和三维形态更具有间质细胞特点,且通过侵袭小室、细胞划痕证实了LSD1的R251Q突变会促进Luminal A乳腺癌细胞的侵袭和迁移。研究也发现LSD1的R251Q突变影响了EMT关键标志物的表达,譬如,与上皮细胞粘连相关的蛋白(E-cadherin、Vinculin、α-catenin)表达下调和促进细胞形态变化及运动的波形蛋白Vimentin表达上调。综上所述,本研究发现LSD1的R251Q突变通过促进EMT的发生来影响Luminal A乳腺癌细胞侵袭和迁移。更为关键的是,LSD1 R251Q突变解除了LSD1对其靶基因TRIM37的表达抑制。TRIM37是乳腺癌的原癌基因,在乳腺癌中抑制了多种抑癌基因的表达,并且抑制上皮标志物CDH1的表达。Ch IP结果显示LSD1的R251Q突变减少了LSD1在TRIM37基因位点处的募集,同时也引起了TRIM37基因位点处H3K4me2水平的升高,证实了LSD1 R251Q突变通过减弱TRIM37基因位点H3K4me2的去甲基化来解除LSD1对TRIM37表达的抑制。进一步研究发现,LSD1 R251Q突变并不影响LSD1对游离组蛋白(free histone protein)的H3K4me2去甲基化能力,但减弱了其对核小体组蛋白(nucleosomal histone protein)的H3K4me2去甲基化能力。而LSD1对核小体中的组蛋白去甲基化依赖于LSD1与DNA结合蛋白Co REST形成的复合体,免疫共沉淀和GST-pull down结果显示,LSD1的R251Q突变明显减弱了LSD1与Co REST等蛋白的结合。综上所述,本研究表明LSD1 R251Q突变通过减弱LSD1/Co REST复合体的结合解除了LSD1对原癌靶基因TRIM37的表达抑制,进而促进Luminal A乳腺癌细胞的侵袭和迁移。本研究揭示了LSD1及其突变在Luminal乳腺癌中发挥的重要作用,并进一步完善了表观遗传修饰影响乳腺癌发展的分子机制。这些研究结果同时也为乳腺癌靶向治疗药物的开发提供了一些新的思路。