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研究背景 有研究发现18 kDa的 BPTF相关蛋白（BAP18）是mll1-wdr5复合体组成成分。然而，BAP18是一个未知的蛋白质，BAP18详细的生物学功能和作用机制还不明确。雄激素受体是转录因子的一员，在前列腺癌（PCA）和去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的进展中起重要作用。
材料和方法 果蝇，合成雄激素（DHT）处理前后的22Rv1细胞，HEK293细胞 免疫共沉淀（Co-IP），RNA-seq，qPCR等
研究结果
许多研究表明，AR辅调节因子在AR介导的转录中发挥发挥重要的生物学功能。使用araf-1相关PEV（araf-1-pev模型）在果蝇的实验系统，我们已经分离出几种已知的蛋白质，这些蛋白的功能是作为雄激素受体共同调控者，通过不同的分子机制参与雄激素受体调控过程。 在这项研究中，我们分离和鉴定出一个未知功能蛋白，cg33695 参与调节果蝇 ARAF-1介导的转录活性。GFP报告基因的表达系统中，cg33695功能损失的两突变体（cg33695k07716，cg33695dg06604）分别使ARAF-1介导的转录活性下降，这表明在果蝇中cg33695与雄激素受体相关。为了证实这一结果，对人类同源cg33695进行果蝇转基因，我们观察到cg33695或c17orf49在眼盘中增强GFP ARAF-1介导的转录，四个物种BAP18具有很高的的同源性，包含一个保守的SANT域，这个结构域与染色质相关蛋白或转录因子相关(图1）。
图1. BAP18增强果蝇中ARAF-1介导的转录
为了研究人类同源cg33695（BAP18）AR诱导的转录的影响，利用免疫共沉淀（Co-IP）实验检测BAP18和AR的相互作用，AR和FLAG标记BAP18表达质粒共转染HEK293细胞，研究结果表明，在AR配体（DHT）存在时AR和BAP18之间的相互作用更强（图2B）。 免疫荧光实验结果表明，无论是否经过AR配体处理，BAP18都位于核区，BAP18与AR一起分布在DHT处理的细胞核（图2e）。
图2.BAP18与雄激素受体体内互作
为了系统的研究BAP18在全表观基因组范围内影响AR介导的基因调控，应用高通量测序技术对基因敲除实验中的mRNA表达进行分析。从转录组数据，我们在合成雄激素（DHT）处理后的22Rv1细胞中发现609个差异表达基因（DEGS），这些基因通过siRNA对编码BAP18基因进行部分调控（图3）。沉默BAP18明显影响受DHT处理诱导的基因的表达，表明BAP18基因参与调节AR介导的转录。 为了进一步检测在DHT存在和不存在情况下BAP18对多个基因的调节功能是否相似，比较分析了携带shBAP18的22Rv1细胞在DHT处理前后的转录组数据，发现部分基因与雄激素受体靶基因调控研究中重叠。 在DHT处理前后的 shBAP18细胞中，受雄激素诱导表达发生改变的基因有32个。通过KEGG通路富集分析研究这些差异表达基因主要参与哪些细胞过程，结果表明，差异表达基因主要参与细胞过程，人类疾病，机体稳态平衡等（图3）。
图3.BAP18增强AR介导的转录和沉默BAP18抑制AR靶基因的表达
接着利用定量PCR（qPCR）评估BAP18 在AR信号通路中的作用，结果类似于我们所观察到的荧光素酶活性和RNA-SEQ分析，BAP18的消耗导致12个雄激素受体介导的AR靶基因表达显著降低，这些基因包括PSA、HPGD, ELOVL5, ITGAV, KLK2, KLK4, ALDH1A3, FKBP5, UBE2C, SLC45A3, FASN、VCL。
图4. 相关基因表达
BAP18 可以和MLL1蛋白亚基互作，研究结果表明，BAP18与MLL1复合物及雄激素受体相互作用对AR介导的转录有一定的调控作用。
图5. BAP18和MLL1蛋白亚基互作
AR信号在前列腺癌CRPC的进展中起着至关重要的作用。研究表明BAP18参与调节AR诱导激活，抑制BAP18导致AR靶基因如PSA、KLK4，UBE2C、slc45a3和FASN的表达显著降低，这些基因与前列腺癌生长或CRPC的进展紧密关联。此外，显微观察也表明，在22Rv1 LNCaP细胞中敲除BAP18基因，细胞生长受抑制。
图6. 沉默BAP18抑制前列腺癌裸鼠移植瘤的生长
BAP18在临床前列腺癌的样品中的表达均高于良性前列腺增生症（良性前列腺增生症）。
图7. 临床前列腺癌标本中BAP18 mRNA和蛋白表达水平
结论 本研究发现BAP18是果蝇实验系统和哺乳动物细胞中雄激素受体的共激活剂，BAP18参与MLL1 亚组分和AR雄激素反应元件（ARE）AR靶基因募集，通过g组蛋白修饰的变化来调节AR依赖的基因激活。BAP18前列腺癌细胞的增殖和CRPC的进展中起着关键的作用，BAP18表达是否可以作为前列腺癌CRPC患者预后和治疗的一个潜在的靶点。
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