郑晓峰课题组揭示hCINAP在胚胎发育过程中的调控作用和分子机制

近日，Cell Reports期刊在线发表了北京大学生命科学学院及蛋白质与植物基因研究国家重点实验室郑晓峰教授课题组的题为“hCINAP controls lineage differentiation of embryonic stem cells by regulating NEDD4 liquid-liquid phase separation-mediated YAP1 activation”的文章。该研究发现，hCINAP通过调控NEDD4相分离和YAP1活性来参与胚胎原肠胚阶段的胚层分化，从而维持早期胚胎发育，揭示了hCINAP在胚胎发育过程中的分子机制。

hCINAP是一种高度保守的具有ATPase活性的腺苷酸激酶，在p53信号通路、NF-κB信号通路、核糖体组装及Cajal Body形成等生理过程中发挥着精细的调控作用。前期研究发现，hCINAP的小鼠同源基因mCINAP的敲除会导致小鼠胚胎致死，对其分子机制的探讨发现hCINAP缺失后导致YAP1过度激活，并进一步鉴定到hCINAP与YAP1的重要调控因子NEDD4相互作用。因为YAP1在胚胎发育等过程中发挥重要作用，YAP1的激活能够促进外胚层的分化、抑制中内胚层分化，研究人员对hCINAP是否通过调控YAP1活性调控胚胎发育进行了深入研究。结果发现在血清饥饿刺激条件下，NEDD4的WW结构域驱动其在细胞质中发生相分离，并且NEDD4的相分离颗粒中募集了激酶NLK及YAP1蛋白，从而促进NLK催化的YAP1 S128磷酸化，并提高YAP1的活性。而hCINAP通过与NEDD4相互作用抑制NEDD4发生相分离，并进一步降低YAP1 S128磷酸化水平，抑制YAP1活化。拟胚体实验结果表明，mCINAP缺失促进外胚层分化，抑制内胚层分化，这一现象可以被共敲除NEDD4所抑制。同时，他们还鉴定了hCINAP的上游调控因子OTUB1，发现作为hCINAP的去泛素化酶，OTUB1以酶活依赖的形式去除hCINAP K26/115/137的泛素化修饰来维持其稳定性。综上，该研究阐明了hCINAP及NEDD4协同调控胚层分化的机制。


hCINAP调控胚层分化示意图

郑晓峰课题组博士研究生诸葛瑞鹏为文章的第一作者，郑晓峰为文章的通讯作者。北大生命科学学院博士生王超、王洁、廖礼铭和已毕业博士于书玉也在该课题中作出了重要贡献。该研究得到国家自然科学基金重点项目、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、生命科学学院、生命科学学院仪器中心以及凤凰平台的大力支持。