揭示细胞核内 Net1 调控 TGF-β信号转导机制

Net1 分别作为鸟核苷酸交换因子和适配体蛋白，整合了 Wnt/β-catenin 和 Nodal/Smad2 信号通路

Nodal 是 TGF-β超家族成员之一，在脊椎动物胚胎中内胚层诱导、神经图式形成、原肠运动、内脏器官左右不对称等发育过程中具有广泛而重要的作用。中国科学院动物研究所研究员王强领导的研究组主要从事 TGF-β家族跨膜信号转导通路在胚胎早期发育及组织器官形成中的调控机制研究。他们在原肠期斑马鱼胚胎中系统鉴定了 Nodal/Smad2 信号的靶基因，其中包括鸟核苷酸交换因子 Net1（J Biol Chem. 2011）。Net1 蛋白主要位于细胞核，少量位于细胞质，在多种肿瘤细胞中高表达，通过激活小 G 蛋白 RhoA 促进肿瘤细胞侵袭和转移。王强研究组的前期研究发现，斑马鱼的 net1 是 MBT 前后zui早表达的合子基因之一，特异表达于预定背部组织中心。Net1 通过激活 RhoA 家族的 G 蛋白，干扰 PAK1 二聚体的形成，激活 PAK1 激酶活性，从而磷酸化β-catenin 675 位，抑制β-catenin 与组蛋白去乙酰化酶 HDAC 结合，促进 Wnt 靶基因转录，在胚胎背部轴建立过程中发挥重要作用（Cell Research. 2017）。然而，目前对于细胞核内 Net1 的功能还所知甚少。

TGF-β/Nodal 靶基因可以反馈调控信号通路。例如 TGF-β信号通路激活 2 小时，可以显著增加 SnoN 的转录；另一方面，SnoN 可以抑制 Smad2 及 Smad3 的磷酸化及 Smad 复合体与 DNA 结合，是 TGF-β信号通路的抑制因子。因此，作为 TGF-β/Nodal 信号通路的靶基因，Net1 可能参与了 TGF-β信号通路的调控。王强研究组的研究发现，在胚胎及哺乳动物细胞中敲低 net1 后，抑制了 TGF-β/Nodal 信号活性，致使中内胚层及其衍生器官的形成产生严重缺陷。进一步的研究表明，与 Net1 鸟核苷酸交换因子活性无关，定位于细胞核内的 Net1 通过与 Smad2 结合，增强 Smad2 招募组蛋白乙酰化酶 p300 的能力，促进胚胎中内胚层的形成。因此，在脊椎动物早期胚胎发育过程中，Net1 分别作为鸟核苷酸交换因子和适配体蛋白，整合了 Wnt/β-catenin 和 Nodal/Smad2 两种极为重要的信号通路，在体轴建立和中内胚层形成过程中扮演了关键的角色。鉴于 TGF-β、Wnt 及 Net1 在肿瘤细胞增殖、侵袭和转移中的重要作用，这项研究结果还为了解相关肿瘤发生发展机制及肿瘤诊治方面开拓了新的思路。