NEDD4功能研究現(xiàn)狀

董婷婷

摘要：本文所指的NEDD4為含有WW和HECT結(jié)構(gòu)域，且在N端具有C2結(jié)構(gòu)域的NEDD4-1（RPF1）。首次分離于1992年小鼠的神經(jīng)祖細胞中，并發(fā)現(xiàn)隨著小鼠的生長發(fā)育其mRNA水平降低。NEDD4-1在胎盤、肝臟、甲狀腺、皮膚、子宮內(nèi)膜、膽囊、膀胱和腎臟中廣泛表達，可能參與多種人體細胞功能。NEDD4-1可以單泛素化其底物，并催化鮮為人知的K6-和k27 -連接的多泛素化，這表明NEDD4-1通過單/多泛素化和多種連接發(fā)揮多種調(diào)控作用。

關(guān)鍵詞：泛素化，細胞功能

一、NEDD4在心臟發(fā)育中的功能

在第10.5天的小鼠胚胎中，NEDD4在靠近心臟的咽和鰓弓中表達。NEDD4的敲除發(fā)現(xiàn)小鼠在第二次妊娠時表現(xiàn)出了嚴重的心臟和血管缺陷，導(dǎo)致了胚胎死亡，并伴有嚴重的心臟缺陷和血管系統(tǒng)異常。特別是敲除動物右心室的雙出口表現(xiàn)為流出道損傷。此外，NEDD4的敲除也會使小鼠心內(nèi)膜墊缺陷。除了這些顯著的心血管疾病，在NEDD4高表達的地方將其敲除后會表現(xiàn)出肺的延遲成熟。因此，NEDD4在心臟發(fā)育中是具有關(guān)鍵作用的。心肌再灌注損傷（I/R）是指由于心肌缺血或缺氧后血液供應(yīng)返回心肌組織中的組織損傷，從而引起炎癥。NEDD4在損傷發(fā)生后期的表達減少，從而起到減弱其對細胞死亡和心肌再灌注的損傷的保護作用。此外，激活A(yù)KT絲氨酸/蘇氨酸激酶通路能夠保護心臟免受心肌再灌注損傷。而在這里，NEDD4能夠促進活性AKT的轉(zhuǎn)運。同源性磷酸酶（PTEN）是磷脂酰肌醇-3-激酶（P13K）信號通路的關(guān)鍵抑制因子，由于NEDD4通過激活P13K/AKT通路保護心肌免受I/R誘導(dǎo)的凋亡。這一調(diào)控途徑能夠為減少心肌梗死患者的手術(shù)中提供了心的思路 。

二、NEDD4和LC3相互作用調(diào)節(jié)自噬

一項關(guān)于細胞自噬網(wǎng)絡(luò)表征的研究中首次發(fā)現(xiàn)NEDD4參與自噬，顯示LC3與NEDD4相互作用一致。因此，最近的一份報告觀察到，在癌細胞中敲除NEDD4可以抑制自噬。通過敲除或突變NEDD4的功能分析表明，NEDD4是自噬所必需的，并參與自噬體的生物發(fā)生。泛素化或體外連接酶活性檢測表明，LC3是NEDD4的激活物，而不是底物。NEDD4能夠通過C2和WW2結(jié)構(gòu)域之間的一個保守的WXXL LC3-結(jié)合基序與LC3結(jié)合。NEDD4受損下調(diào)或雷帕霉素誘導(dǎo)的自噬激活和自噬體的生物發(fā)生，并導(dǎo)致LC3斑點與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜標(biāo)記物共定位的聚集。電鏡下觀察到NEDD4敲低細胞中巨大的變形線粒體，推測NEDD4可能參與線粒體吞噬。此外，SQSTM1被NEDD4泛素化，而LC3作為NEDD4連接酶活性的激活物。綜上所述，我們的研究明確了NEDD4在調(diào)控自噬中的重要作用 。

三、NEDD4結(jié)合和泛素酰基激活FGFR1，控制其胞吞和功能

成纖維細胞生長因子受體1（FGFR1）在動物發(fā)育和成體動態(tài)平衡過程中對細胞增殖和分化起重要作用。在這里，我們發(fā)現(xiàn)人NEDD4調(diào)節(jié)FGFR1的內(nèi)吞和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。NEDD4主要通過其WW3結(jié)構(gòu)域與FGFR1上的一個新的非規(guī)范序列（非PY基序）相互作用，直接與FGFR1結(jié)合并泛素化激活的FGFR1。這個識別基序（FGFR1-△6）的缺失取消了NEDD4結(jié)合和受體泛素化，并損害了激活受體的內(nèi)吞作用，在Nedd4基因敲除后也觀察到了這一點。因此，F(xiàn)GFR1-△6或NEDD4被敲除，表現(xiàn)出持續(xù)的FGF依賴的受體Tyr磷酸化和下游信號。FGFR1-△6在人胚胎神經(jīng)干細胞中的表達強烈促進FGF-2依賴的神經(jīng)元分化。此外，這種FGFR1-△6突變體在斑馬魚胚胎中的表達破壞了前神經(jīng)元的模式（頭部發(fā)育），這與過量的FGFR1信號一致。這些結(jié)果證實NEDD4在神經(jīng)元分化和胚胎發(fā)育過程中是FGFR1內(nèi)吞和信號傳遞的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子 。

四、NEDD4誘導(dǎo)的IRS-2單泛素化增強了IGF信號傳導(dǎo)和促有絲分裂活性

胰島素樣生長因子（IGF）能夠誘導(dǎo)各種細胞類型的增殖，同時又能夠在體細胞生長以及癌癥發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。IGF-1受體酪氨酸激酶能夠使胰島素受體底物（IRS）-1/2磷酸化對于IGF的作用至關(guān)重要。 在這里我們將NeDD4-1識別為IRS-2泛素連接酶。NeDD4-1單泛素化IRS-2，促進其與泛素結(jié)合蛋白Epsin1的締合。NeDD4-1可能通過促進Epsin1結(jié)合將IRS-2募集到膜上，并增強IGF-1受體誘導(dǎo)的IRS-2酪氨酸磷酸化。在甲狀腺FRTL-5細胞中，環(huán)狀A(yù)MP通路的激活增加了NeDD4-1與IRS-2的結(jié)合，從而增強了IRS-2介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)和IGF-1誘導(dǎo)的細胞增殖。 NeDD4-1和IRS-2關(guān)聯(lián)對于前列腺癌PC-3細胞中IGF-1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的最大化激活和細胞增殖也是必需的。NeDD4-1過表達通過體內(nèi)IRS-2加速斑馬魚的胚胎生長。對Nedd4- null小鼠進行分析，顯示NeDD4-1的喪失導(dǎo)致胰島素樣生長因子1（IGF-1）和胰島素信號傳導(dǎo)減少，胚胎發(fā)育延遲，生長和體重降低以及新生兒致死性。在小鼠胚胎成纖維細胞中，有絲分裂活性降低，并且通常存在于質(zhì)膜上的IGF-1受體被錯誤定位。我們得出結(jié)論，NeDD4-1誘導(dǎo)的IRS-2單泛素化增強了IGF信號傳導(dǎo)和促有絲分裂活性 。

五、NEDD4通過PTEN/PI3K/AKT信號通路促進肝癌細胞的生長和遷移

目前的數(shù)據(jù)表明，HCC中NEDD4的過表達與腫瘤發(fā)生和腫瘤進展過程相關(guān)，這可能導(dǎo)致預(yù)后不良和總生存率降低。來自HCC細胞系（與正常肝細胞相比）和HCC患者腫瘤標(biāo)本（與鄰近非腫瘤肝組織相比）的結(jié)果證實，NEDD4的過表達與腫瘤微環(huán)境相關(guān)。此外，NEDD4缺失會影響AKT的磷酸化，這支持了NEDD4是PTEN/PI3K/AKT信號通路的潛在致癌蛋白和促進因子的假設(shè)。此外，HCC細胞中NEDD4缺失可能使PTEN負向調(diào)節(jié)PI3K信號，發(fā)揮其抑癌蛋白的功能，從而抑制過度活躍的PTEN/PI3K/AKT通路級聯(lián)。NEDD4轉(zhuǎn)錄已知受到PI3K通路的正調(diào)控，對PTEN降解和PI3K激活具有正反饋作用。因此，NEDD4缺失對HCC細胞PTEN/PI3K/AKT的影響可能是這個上游和反饋調(diào)節(jié)過程的結(jié)果 。

結(jié)論

E3連接酶NEDD4-1是NEDD4家族的創(chuàng)始成員，參與細胞增殖、細胞遷移、細胞分化和腫瘤發(fā)生。基于NEDD4-1的多種底物和雙重作用，以最小副作用阻斷NEDD4-1與特定底物相互作用的策略可能比直接靶向NEDD4-1活性的策略更適合治療 。總的來說，雖然對NEDD4-1的研究仍處于初級階段，但對NEDD4-1的認識有可能應(yīng)用于轉(zhuǎn)化研究，從而極大地影響人類健康。

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