PRMT5は、ATF4転写産物のスプライシングと酸化ストレス応答を調節します

タンパク質メチルトランスフェラーゼ5（PRMT5）は、転写およびスプライシングプログラムの調節につながるアルギニン残基を対称的にジメチル化します。PRMT5は魅力的な腫瘍学の標的として浮上していますが、癌におけるPRMT5依存性の分子決定因子は不完全に理解されたままです。トランスクリプトーム分析により、急性骨髄性白血病（AML）における活性化転写因子4（ATF4）経路のPRMT5調節が特定されました。PRMT5阻害は、核内で拘留される不安定なイントロン保持ATF4 mRNAの発現をもたらしました。同時に、ATF4のスプライスされた細胞質転写産物の減少により、ATF4タンパク質のレベルが低く、ATF4標的遺伝子のダウンレギュレーションが生じました。機能性PRMT5が喪失すると、ATF4が低い細胞は、酸化ストレスの増加、成長停止、および細胞の老化を示しました。興味深いことに、EVI1癌遺伝子の過剰発現を伴う白血病細胞は、PRMT5機能に依存していることが示されました。EVI1およびATF4制御された遺伝子シグネチャは、逆相関がありました。EVI1-HIGH AML細胞がATF4レベルを低下させ、ベースライン反応性酸素種の上昇とPRMT5阻害に対する感受性が増加していることを示しています。したがって、EVI1-HIGH細胞は、PRMT5機能と酸化ストレス応答の調節への依存性を示しています。全体として、我々の調査結果は、PRMT5-ATF4軸を、EVI1過剰発現で発生するような高酸化ストレス状態で特に重要な細胞酸化還元バランスを保護することを特定しています。

Protein methyltransferase 5 (PRMT5) symmetrically dimethylates arginine residues leading to regulation of transcription and splicing programs. Although PRMT5 has emerged as an attractive oncology target, the molecular determinants of PRMT5 dependency in cancer remain incompletely understood. Our transcriptomic analysis identified PRMT5 regulation of the activating transcription factor 4 (ATF4) pathway in acute myelogenous leukemia (AML). PRMT5 inhibition resulted in the expression of unstable, intron-retaining ATF4 mRNA that is detained in the nucleus. Concurrently, the decrease in the spliced cytoplasmic transcript of ATF4 led to lower levels of ATF4 protein and downregulation of ATF4 target genes. Upon loss of functional PRMT5, cells with low ATF4 displayed increased oxidative stress, growth arrest, and cellular senescence. Interestingly, leukemia cells with EVI1 oncogene overexpression demonstrated dependence on PRMT5 function. EVI1 and ATF4 regulated gene signatures were inversely correlated. We show that EVI1-high AML cells have reduced ATF4 levels, elevated baseline reactive oxygen species and increased sensitivity to PRMT5 inhibition. Thus, EVI1-high cells demonstrate dependence on PRMT5 function and regulation of oxidative stress response. Overall, our findings identify the PRMT5-ATF4 axis to be safeguarding the cellular redox balance that is especially important in high oxidative stress states, such as those that occur with EVI1 overexpression.