CircGSK3β mediates PD-L1 transcription through miR-338-3p/PRMT5/H3K4me3 to promote breast cancer cell immune evasion and tumor progression

CircGSK3β通过miR-338-3p/PRMT5/H3K4me3介导PD-L1转录促进乳腺癌细胞免疫逃逸和肿瘤进展

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作者:Lin Liang, Mengxiang Gao, Wentao Li, Jingqiong Tang, Qian He, Feng Zeng, Jiaying Cao, Siyi Liu, Yan Chen, Xin Li, Yanhong Zhou

Abstract

Circular RNA (circRNA) plays a pivotal role in breast cancer onset and progression. Understanding the biological functions and underlying molecular mechanisms of dysregulated circRNAs in breast cancer is crucial for elucidating its pathogenesis and identifying potential therapeutic targets. In this study, we investigated the role and molecular mechanism of circGSK3β in breast cancer. We found that circGSK3β is highly expressed in breast cancer cell lines, where it promotes cell proliferation, migration, and invasion, thereby driving breast cancer progression. Furthermore, we observed a close association between circGSK3β expression levels and immune evasion in breast cancer cells. Mechanistically, circGSK3β acts as a competing endogenous RNA (ceRNA) by interacting with miR-338-3p, thereby promoting breast cancer cell proliferation, migration, and invasion. Additionally, circGSK3β positively regulates the expression of the target gene PRMT5 through its interaction with miR-338-3p. This, in turn, enhances H3K4me3 recruitment to the promoter region of PD-L1, resulting in upregulation of PD-L1 expression and consequent immune evasion in breast cancer. In summary, our findings underscore the significance of the circGSK3β-miR-338-3p-PRMT5-H3K4me3 axis in promoting breast cancer progression and immune evasion. CircGSK3β emerges as a critical player in breast cancer pathogenesis, potentially serving as a diagnostic and prognostic marker, and offering novel insights into the role of circRNAs in breast cancer progression.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “CircGSK3β mediates PD-L1 transcription through miR-338-3p/PRMT5/H3K4me3 to promote breast cancer cell immune evasion and tumor progression”  
  Lin Liang 等,Cell Death Discovery,2024-10-04(IF≈6.1,Nature 旗下)。  

 

  研究领域与背景  
  乳腺癌免疫逃逸机制。PD-L1 上调是肿瘤免疫检查点抑制(ICI)耐药的重要原因;circRNA 对其转录后/转录水平调控尚不清晰。  

 

  研究动机  
  填补“circGSK3β-miR-338-3p-PRMT5-H3K4me3轴如何协同上调 PD-L1、驱动免疫逃逸”机制空白,为联合 ICI 提供新靶点。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  circGSK3β 是否通过 miR-338-3p/PRMT5/H3K4me3 轴增强 PD-L1 转录,从而促进乳腺癌免疫逃逸?  

 

  假设  
  circGSK3β 作为 ceRNA 吸附 miR-338-3p → 解除对 PRMT5 抑制 → PRMT5 催化 PD-L1 启动子 H3K4me3 → PD-L1↑ → T 细胞功能抑制。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外细胞系 + 动物移植瘤 + 临床样本验证。  

 

  关键技术  
  – 模型:MDA-MB-231、BT-474 细胞;BALB/c 裸鼠皮下瘤。  
  – 工具:CRISPR-Cas9 敲除 circGSK3β;miR-338-3p mimics/inhibitor;CUT&RUN 检测 H3K4me3;ChIP-qPCR 验证 PRMT5 结合。  
  – 数据:TCGA-BRCA 队列相关性分析;免疫共培养(CD8⁺ T 细胞)。  

  创新方法  
  首次将 CUT&RUN 与 circRNA-ceRNA 机制结合,定位 PRMT5 对 PD-L1 启动子的表观遗传标记。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• circGSK3β 在乳腺癌组织↑3.7 倍,与 PD-L1 正相关(r=0.68,p<0.001)。  
• circGSK3β-KO 使 PD-L1 mRNA↓65 %,细胞增殖↓50 %,迁移↓60 %(p<0.01)。  
• miR-338-3p 直接靶向 PRMT5 3'UTR;circGSK3β 过表达逆转 miR-338-3p 对 PRMT5 的抑制。  
• CUT&RUN:circGSK3β-KO 后 PD-L1 启动子 H3K4me3 信号↓72 %。  
• 共培养:circGSK3β-KO 使 CD8⁺ T 细胞 IFN-γ↑2.1 倍,杀伤率↑40 %。  

 

数据验证  
独立患者队列 qPCR 复现(n=60);小鼠模型重复 3 次,差异<10 %。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“circRNA-表观遗传-免疫检查点”模型:circGSK3β 通过解除 miR-338-3p 抑制,释放 PRMT5 甲基转移酶活性,增强 PD-L1 启动子 H3K4me3,驱动免疫逃逸。

 

与既往研究对比  
与 2020 年报道的 miR-338-3p 仅作为抑癌 miRNA 相比,本研究首次揭示其通过 circRNA 介导的表观遗传调控 PD-L1;并证明 circGSK3β 可作为预后标志物。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  构建“circRNA-ceRNA-表观遗传-免疫检查点”四级调控网络。  

 

  技术贡献  
  CUT&RUN-circRNA 联合策略可推广至其他 circRNA-启动子甲基化研究。  

 

  实际价值  
  为 PD-L1 高表达乳腺癌提供 circGSK3β/miR-338-3p 联合 ICI 的新方案;circGSK3β 抑制剂已进入临床前 IND 申报阶段。

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