器官发育和再生过程是在精确且平衡的调控下进行的，而平衡的打破往往导致疾病和肿瘤。进化上高度保守的Hippo-YAP信号通路负责调控器官大小、组织稳态和肿瘤发生。经典Hippo信号通过激酶级联反应磷酸化效应分子YAP/TAZ，促使YAP滞留于胞质并被β-TrCP介导的泛素-蛋白酶体系统降解。当Hippo信号失活时，未磷酸化的YAP/TAZ转入细胞核，与TEADs结合激活下游靶基因。
相较于研究较为集中的胞质调控，YAP核内调控机制却知之甚少。近年研究发现VGLL4作为转录抑制因子在核内与YAP竞争结合TEADs，并证实VGLL4-YAP拮抗效应是调控不同器官YAP生理功能的主导上位机制。然而在发育和再生过程中，如何平衡VGLL4-YAP的拮抗作用，以及核内泛素化如何重塑Hippo-YAP信号通路仍有待阐明。
本文发现阻断全局化泛素化修饰特异性抑制Hippo-YAP信号通路，进一步筛选发现多数核内泛素E3连接酶调控Hippo-YAP信号通路，提示核内泛素化修饰可能在Hippo信号调控中扮演重要作用。作者进一步证实HECT家族ubiquitin protein ligase E3 component n-recognin 5 直接泛素化YAP信号通路核内负调控因子VGLL4，并鉴定了第61位赖氨酸（K61）为其泛素化位点。小鼠体内功能实验证实核内泛素化通过VGLL4-YAP信号轴调控肝脏胆管树发育和肝实质细胞重编程，敲除VGLL4可以挽救肝脏胆管发育缺陷表型。通过干预核内泛素化修饰可显著抑制多癌种患者来源肿瘤类器官的生长，提示靶向核内泛素化修饰可作为YAP/TAZ依赖性恶性肿瘤的潜在治疗策略。
2025年4月16号，15VIP太阳集团官网类器官研究院赵冰团队在《Nature Chemical Biology 》期刊上发表题为Nuclear ubiquitination permits Hippo-YAP signal for liver development and tumorigenesis的研究论文。通过生化分析、小鼠体内功能实验和类器官体外孪生，揭示了核内泛素化调控Hippo-YAP信号参与肝脏发育、细胞重编程以及肿瘤发生的新机制。
作者使用Ub激活酶抑制剂（TAK-243）评估了整体泛素化对关键核转导信号通路的影响，发现TAK-243处理后Hippo-YAP信号传导受到抑制，抑制细胞质泛素化应该具有相反的效果，因此作者推断核泛素化可能是Hippo-YAP信号传导的决定因素。作者进一步筛选了调节Hippo-YAP信号传导的潜在E3连接酶，并证实了UBR 5在Hippo-YAP中的关键作用。然后通过AP-MS分析UBR5的互作蛋白，发现Vgll4是最富集的相互作用蛋白，并证明UBR5通过与同源染色质结合位点上的VGLL4和YAP配位而允许Hippo-YAP信号传导。进一步研究发现UBR5通过在K61位点泛素化YAP的拮抗剂VGLL4，进而控制Hippo-YAP信号传导。
Hippo-YAP信号传导是肝脏发育、再生和稳态的关键调节因子，为了研究Ubr5在肝脏中的功能，作者构建了Ubr5肝脏条件性KO小鼠，发现Ubr5-LKO小鼠在P35时在肝叶上显示出白色斑块和可见的坏死区域，胆小管的宽度在P21时显著增加，并在P35和P56时继续扩张，表明Ubr5缺失引起的胆汁淤积加重。为了研究胆汁淤积是否是肝细胞自主的，作者使用AAV-Ttr-Cre构建了肝细胞中特异性Ubr5敲除小鼠（Ubr5 Hep-KO），肝脏冷冻切片的荧光成像显示Ubr5Hep-KO小鼠肝脏中没有观察到明显的肝坏死，表明肝胆汁淤积不是肝细胞自主的，胆道系统功能障碍应该是胆汁淤积诱导肝坏死的原因。此外Ubr5Hep-KO小鼠还出现胆管分支和终末分支长度减少，胆管发育不良的形状，进一步研究发现Ubr5参与了导管损伤条件下的肝细胞重编程。
在调查临床蛋白质组学肿瘤分析联盟（CPTAC）数据库后，作者发现与邻近正常组织相比，UBR5在各种肿瘤组织中均匀上调。肝细胞癌（HCC）的蛋白质组学数据表明UBR5蛋白丰度随着HCC的进展而增加，在S-Pf（增殖亚组）中表达最高，表明UBR5扩增与HCC侵袭性正相关。此外，作者还在不同亚组中研究了VGLL4和UBR5之间的相关性，对于S-Mb（代谢亚组）和S-Me（微环境失调亚组），UBR5表达和Hippo-YAP活性相对较低，VGLL4和UBR5不呈负相关，而以UBR5和YAP活性高为特征的S-Pf中，VGLL4和UBR5呈负相关，表明肿瘤的进展是由于UBR5和VGLL4之间的平衡被打破，从而增加了YAP的激活，进一步研究发现靶向UBR5能限制肿瘤类器官的扩张。
15VIP太阳集团官网类器官研究院院长赵冰教授为本文的通讯作者。该研究得到了中国国家重点研发计划、国家自然科学基金、江西省重点研发计划和自然科学基金、云南省重点研发计划以及山东省自然科学基金的资助。
作者简介
赵冰
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赵冰，15VIP太阳集团官网类器官研究院院长，国家优青、国家重点研发计划“干细胞及转化研究”首席科学家（青年）。研究成体干细胞命运决定机制，发展类器官培育新策略。
