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生科院遗传所林爱福团队Cell Research发文报道LncRNA通过液-液相分离机制调控Hippo信号活化

编纂:张谊 来源:生命科学学院 时间:2021年07月19日 拜候次数:10  源地址

细胞内蛋白质、核酸等生物大分子可通过液-液相分离(LLPS)形成液滴样无膜结构,为各种生命活动提供区室化反应空间,提高各种生化反应功效。LLPS受多价弱彼此作用驱动,这类作用力来自于蛋白内在无序区(IDR/类朊病毒病序列(PrLD)、支架DNARNA分子。长链非编码RNALong non-coding RNA, LncRNA)可作为支架分子促进和维持无膜结构的形成,对基因转录等紧要生物学事件发挥调控作用,如应激时神经元细胞中LncRNA NEAT1可与TDP-43共定位并促进TDP-43蛋白的相分离,使TDP-43在细胞应激时在细胞核内形成具有细胞爱护功能的无膜、液滴状、动态可逆的核颗粒。

目前研究证明LncRNA在细胞信号调控中发挥紧要调控功能。浙江大学林爱福等课题组在内的一系列前期研究,发现细胞膜脂结合LINK-A促进了细胞质膜PIP3-AKT信号转导,细胞质CamK-A介导了Ca2+信号与NF-κB信号交互,细胞核BCAR4介导了Hedgehoge-Hippo信号转录协同,此外,林爱福团队近期在Nature Metabolism颁发论文,通过建立细胞器免疫亲和纯化体系,绘制了细胞器LncRNA图谱,并从中揭示了线粒体LncRNA GAS5介导三羧酸循环代谢区室解离中的紧要调控作用。深入阐明细胞质LncRNAs调控细胞信号转导的作用方式和机理机制,将丰富人们对细胞信号转导的认知,为揭示肿瘤等恶性疾病发生提供理论指导和临床借鉴。

2021715日,浙江大学生命科学学院林爱福课题组在Cell Research杂志在线颁发题为“A Phosphatidic Acid-binding LncRNA SNHG9 Facilitates LATS1 Liquid-liquid Phase Separation to Promote Oncogenic YAP Signaling”的研究论文。该研究发现磷脂酸结合型LncRNA SNHG9通过调控Hippo信号节点激酶LATS1相分离,继而调控YAP肿瘤信号活化和肿瘤发生发展。该文阐明了细胞质LncRNA通过介导节点激酶分子相分离以调控细胞信号转导的新机制,为肿瘤诊治提供理论依据和潜在靶标。

该研究通过转录组测序和生信分析,发现了一系列在乳腺癌中高表达的LncRNAs,其中SNHG9small nucleolar RNA host gene 9)表达显著上调,提示SNHG9可能参与乳腺癌的恶性进展。通过RNA pulldownLipid dot blot等实验发现,SNHG9可与磷脂酸(Phosphatidic acidPA)和Hippo节点激酶LATS1直接结合, PA结合SNHG9可进一步按捺LATS1-MOB1复合体的形成,继而下调LATS1激酶活性和YAP磷酸化水平,从而促进YAP靶基因的转录和乳腺癌细胞增殖。

在借助免疫荧光不雅察SNHG9过表达细胞系中LATS1蛋白亚细胞定位时,研究人员发现与蛋白发生相分离形成的斑点类似,LATS1蛋白在细胞质中形成液滴状的的亮斑,提示LATS1在该条件下可能发生了液-液相分离。通过生物信息学分析LATS1蛋白的氨基酸序列,发现LAST1N端含有PrLD序列,进一步支持了LATS1可能发生液-液相分离的猜想。研究人员截取已报道的可发生相分离蛋白的内部无序区(IDR),置换到LATS1PrLD序列,发现截去PrLDLATS1不克不及发生相分离,而置换其它蛋白IDR恢复了LATS1蛋白的相分离能力,证实PrLD序列介导了LATS1蛋白发生相分离。以此为突破口,研究人员通过一系列分子生化实验,证实SNHG9可通过促进LATS1相分离来按捺LATS1的激酶活性。

1  LATS1蛋白的PrLD介导其发生相分离

 

2  SNHG9促进LATS1的相分离

综上,该研究提出了SNHG9参与Hippo信号转导的工作模型:PA结合的SNHG9LATS1形成复合物,阻止MOB1LATS1互作、按捺LATS1的激酶活性;另一方面,LATS1蛋白的PrLD序列可驱动LATS1相分离的发生,SNHG9则作为支架招募LATS1蛋白聚集并提高LATS1蛋白的局部浓度、促进LATS1相分离的发生并按捺其激酶活性,从而促进YAP的入核和转录活性。该研究揭示了SNHG9-LATS1-PA通过液-液相分离机制调控Hippo信号通路和乳腺癌的发生发展,有助于更好地明白液-液相分离参与信号转导和疾病发生发展的作用和机制,并为癌症等人类重大疾病诊治提供了新靶标。

3  SNHG9促进LATS1相分离调控Hippo信号活化的示意图

该研究得到国家自然科学基金委、浙江大学等项目大力支持。浙江大学生命科学学院林爱福研究员为该文通讯作者。浙江大学博士生李瑞花、葛起伟与中山大学田甜博士为该文的共同第一作者。值得一提的是,葛起伟同学在LATS1相分离现象的发现和相关实验体系的建立中做出了积极贡献。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41422-021-00530-9


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