ScienceAAAS - 西湖大學：揭開Notch通路轉錄複合物活性轉變及廣泛染色質重構的神秘面紗｜作者解讀－鑽石舞台

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在Notch信號通路中，DNA結合蛋白RBPJ是轉錄調節中的核心元件，通過招募輔助抑制因子或激活因子介導轉錄抑制或轉錄激活，但是RBPJ由轉錄抑制向轉錄激活轉換的分子機制目前還不清楚。此外已有研究報道Notch信號通路可以整合上游不同信號調控細胞命運決定，組織再生等過程，那麼如何將上游信號傳遞到具體的效應蛋白呢？一項研究揭示了Notch信號通路轉錄調控轉變的分子機制，發現FBXO42通過泛素化RBPJ調節其先鋒因子功能，影響整體染色質重構，揭開了長久以來關於Notch通路轉錄複合物活性調節的神秘面紗。這些發現或能為將來有關靶向治療的研究提供信息。

研究人員首先基於前期蛋白質互作組學的研究，發現FBXO42與RBPJ具有很強的相互作用，且和Notch通路靶基因的表達呈現較強的正相關。在此基礎上，作者進一步探究了FBXO42-RBPJ互作的功能及具體的分子機制。FBXO42作為SCF泛素連接酶複合物的主要成分，參與調節底物蛋白的泛素化降解與信號傳導。因此，作者首先利用CRISPR/Cas9構建了FBXO42敲除細胞系，結合泛素化蛋白質組學及相關生化實驗，鑑定到FBXO42主要通過K63鏈型介導RBPJ K175位點的泛素化修飾，促進RBPJ依賴的Notch信號通路的活化。

那麼，RBPJ作為Notch通路關鍵的DNA結合蛋白，其泛素化修飾是如何影響其DNA結合能力及轉錄活性轉變的呢？為了回答這一問題，研究人員首先對野生型及FBXO42敲除細胞進行差異蛋白質組學及表觀遺傳學分析，觀察到FBXO42敲除後RBPJ對染色質修飾蛋白，ATP依賴的染色質重構複合物等的招募作用減弱，染色質結合能力及RBPJ轉錄調節區域的染色質開放性降低，表明RBPJ K175位點的泛素化修飾對於RBPJ先鋒因子的功能至關重要。

為了探究這種轉錄活性轉變的生理病理意義，研究者在小鼠腫瘤模型中進一步驗證了FBXO42的生物學功能，結果顯示敲除FBXO42或者是利用小分子抑制劑MLN4924抑制其泛素酶活性均能有效抑制Notch信號，緩解腫瘤進程。

這些發現表明RBPJ具有先鋒因子潛能，調控整體染色質狀態。FBXO42作為Notch信號通路的關鍵調控因子，通過泛素化修飾RBPJ參與染色質重構及轉錄活性轉變的調節，進而影響Notch相關腫瘤的發生發展，揭示其或可作為Notch相關疾病潛在的藥物靶點。

作者簡介

本研究的通訊作者是李旭博士，本科畢業於清華大學生物系，南加州大學藥學博士，現任西湖大學功能蛋白質組學與複雜疾病實驗室負責人。目前重點研究方向是結合功能蛋白質組學、計算生物學及分子藥理學方法，研究和認識蛋白質信號網絡如何影響人類的生命活動。通過系統研究蛋白質信號網絡及其在複雜疾病中的動態調節與重編程，揭示複雜疾病發生發展的機理，為腫瘤、神經退行性疾病及感染性疾病開發基於全新藥物藥理的靶向藥物。