Cell Reports | 北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張宏權(quán)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)抑制Hippo信號(hào)通路的新機(jī)制
2019年12月10日，來自北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的張宏權(quán)教授團(tuán)隊(duì)在Cell Reports雜志上在線發(fā)表題為Kindlin-2 inhibits Hippo signaling pathway via promoting degradation of MOB1的長(zhǎng)篇研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)整合素相互作用蛋白Kindlin-2能夠通過促進(jìn)MOB1的降解抑制Hippo信號(hào)通路，進(jìn)而延緩腎纖維化的疾病進(jìn)程。
Hippo信號(hào)通路在胚胎發(fā)育、腫瘤演變以及器官纖維化發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮重要作用。Hippo信號(hào)通路在進(jìn)化上高度保守，其核心分子組成包括MST1/2、Salvador、LATS1/2、MOB1A/B以及YAP或TAZ。YAP作為轉(zhuǎn)錄共激活因子是控制Hippo信號(hào)通路靶基因的關(guān)鍵分子，YAP能否入核或入核的量決定了其與轉(zhuǎn)錄因子TEAD1-4結(jié)合并調(diào)控靶基因(如CyR61、CTGF)的轉(zhuǎn)錄效率。對(duì)于YAP入核后的下游信號(hào)，已有大量的研究報(bào)道包括YAP調(diào)節(jié)發(fā)育、增殖、凋亡、干細(xì)胞的干性以及纖維化等生理病理過程。但是對(duì)YAP入核前如何受各種信號(hào)通路的調(diào)控，尤其是對(duì)Hippo信號(hào)通路的上游核心激酶LATS1的調(diào)控知之甚少。在本研究中，張宏權(quán)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)整合素互作蛋白調(diào)控LATS1的激酶活性。該團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事跨膜受體整合素信號(hào)及其相互作用蛋白的研究，其中整合素相互作用蛋白Kindin-2是Kindlins家族的成員之一，在整合素的激活中發(fā)揮重要作用。其前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Kindlin-2與Wnt、TGF-b及EGFR等信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子存在著相互作用，進(jìn)而在癌癥、發(fā)育及纖維化的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。
已知MOB1是LATS1激活過程中的輔助因子，是LATS1完全激活所必需的。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)Kindlin-2與Hippo信號(hào)通路的組成分子MOB1存在蛋白質(zhì)之間的相互作用，并且抑制Hippo信號(hào)通路核心激酶LATS1的激活，促進(jìn)Hippo信號(hào)通路的效應(yīng)分子YAP的細(xì)胞核定位進(jìn)而促進(jìn)YAP下游靶基因CyR61和CTGF的轉(zhuǎn)錄。研究者首先發(fā)現(xiàn)Kindlin-2與Hippo信號(hào)通路的組成分子MOB1存在蛋白質(zhì)之間的相互作用，并且抑制Hippo信號(hào)通路核心激酶LATS1的激活，促進(jìn)Hippo信號(hào)通路的效應(yīng)分子YAP的細(xì)胞核定位進(jìn)而促進(jìn)YAP下游靶基因CyR61和CTGF等的轉(zhuǎn)錄激活。有趣的是，Kindlin-2在腎小管上皮細(xì)胞中能夠顯著下調(diào)MOB1蛋白的表達(dá)量。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Kindlin-2對(duì)MOB1蛋白降解的機(jī)制是通過與MOB1及其E3泛素連接酶praja2形成三分子復(fù)合物實(shí)現(xiàn)的，并且Kindlin-2是通過對(duì)MOB1的降解實(shí)現(xiàn)對(duì)LATS1激活的抑制作用。
腎纖維化是一個(gè)復(fù)雜的、不可逆的病理過程。Wnt，TGF-b和Hippo信號(hào)通路及Kindlin-2表達(dá)水平的改變共同參與腎纖維化。本研究發(fā)現(xiàn)在小鼠體內(nèi)敲低Kindlin-2基因的表達(dá)可以有效激活Hippo信號(hào)通路，從而延緩腎纖維化的疾病進(jìn)程。接下來，研究組通過對(duì)Kindlin-2基因敲除鼠進(jìn)行單側(cè)輸尿管結(jié)扎手術(shù)(簡(jiǎn)稱UUO，是一種常用的體外構(gòu)建腎纖維化模型的手術(shù)方法)進(jìn)一步在體研究Kindlin-2對(duì)Hippo信號(hào)通路的抑制作用。令人振奮的是，除了對(duì)Hippo信號(hào)通路有明顯的抑制作用以外，Kindlin-2的低表達(dá)能夠明顯地降低腎纖維化標(biāo)記物α-SMA和Fibronectin的蛋白表達(dá)，說明Kindlin-2的確通過抑制Hippo信號(hào)通路促進(jìn)腎纖維化的發(fā)展。這些證據(jù)提示Kindlin-2可以作為腎纖維化治療的靶點(diǎn)。為此，研究組進(jìn)而使用特異性靶向Kindlin-2的長(zhǎng)效siRNA對(duì)進(jìn)行了UUO手術(shù)的腎纖維化野生型C57小鼠分別進(jìn)行預(yù)防性給藥(UUO術(shù)后當(dāng)天開始給藥)以及治療性給藥治療(UUO術(shù)后7天后開始給藥)實(shí)驗(yàn)，治療實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明特異性敲低Kindlin-2能夠有效緩解UUO誘導(dǎo)的腎纖維化，甚至有一定的治療意義。
實(shí)驗(yàn)最后，研究者在臨床腎纖維化病人的組織中進(jìn)一步證實(shí)了Kindlin-2與MOB1蛋白水平及與磷酸化YAP的負(fù)向相關(guān)關(guān)系。
結(jié)論：本項(xiàng)研究揭示了Kindlin-2抑制Hippo信號(hào)通路的新分子機(jī)制，并為臨床腎纖維化的演進(jìn)機(jī)制與臨床治療開辟了新的思路。
北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后宋佳桂為本文的第一作者，張宏權(quán)教授和戰(zhàn)軍副教授為共同通訊作者。
張宏權(quán)教授團(tuán)隊(duì)近年來一直圍繞整合素相互作用蛋白Kindlin-2進(jìn)行了系列的研究工作，于Journal of Cell Bilolgy，Journal of TheAmerican Society of Nephrology，EMBO Reports等期刊發(fā)表近30余篇論文。本項(xiàng)研究代表了該方向的最新進(jìn)展。
Working model: Kindlin-2 inhibition of Hippo/YAP signaling.
Left: Hippo/YAP signaling pathway in normal condition, MST1 phosphorylates MOB1 and LATS1. MOB1 is essential for fully activation of LATS1. Phosphorylated LATS1 interacts with and phosphorylates YAP, and phosphorylated YAP tends to be degraded. Increased Kindlin-2 promotes the interaction between MOB1 and E3 ligase praja2 praja2, which promotes the degradation of MOB1. LATS1 was then inactivated and non-phosphorylated YAP transfers into nucleus to promote the transcription of target genes CTGF and Cyr61and renal fibrosis progression.
鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)31517-7
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