LZTR1通过NOC2L调控p53信号通路在努南综合征发病机制中的新机制

《The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism》：Pathogenesis of Noonan syndrome is modulated by NOC2L, a novel interactor of LZTR1 leading to impaired p53 signalling

本研究针对努南综合征(NS)中LZTR1基因变异致病的分子机制尚不明确的问题，研究人员开展了LZTR1与新型相互作用蛋白NOC2L调控p53信号通路的研究。结果发现LZTR1变异导致NOC2L上调，进而抑制p53乙酰化及其转录活性，最终引起DNA损伤应答(DDR)激活、凋亡受阻和自噬代偿性增强。这一发现揭示了NS多系统病理的新机制，为靶向治疗提供了新思路。

　　

努南综合征(Noonan Syndrome, NS)是一种常染色体显性遗传的多系统疾病，典型特征包括身材矮小、特殊面容和先天性心脏病。虽然已发现超过20个基因与NS发病相关，但LZTR1基因的致病机制仍不完全清楚。特别令人困惑的是，与其他NS致病基因不同，LZTR1并不直接编码RAS/MAPK信号通路的组分，但其变异却能导致类似的临床表现。

研究人员在临床工作中发现两名具有典型NS特征的患者，均存在身材矮小和生长激素不敏感(GHI)表现。基因检测显示患者分别携带LZTR1基因的c.466A>G(p.K156E)和c.742G>A(p.G248R)杂合错义变异。这些变异位于LZTR1蛋白的Kelch结构域，该区域在蛋白质相互作用中起关键作用。为了阐明这些变异如何导致NS的病理变化，研究团队开展了一系列深入的机制研究。

本研究主要采用了以下关键技术方法：利用全外显子组测序(WES)鉴定患者LZTR1变异；通过位点定向突变构建LZTR1野生型和变异型质粒；使用磷酸化蛋白质组学分析信号通路变化；采用免疫印迹、免疫荧光和纳米荧光素酶互补实验验证蛋白质表达和相互作用；通过计算机结构建模预测蛋白质相互作用界面。

LZTR1变异的热稳定性和亚细胞定位

研究人员首先通过免疫印迹分析发现，两种LZTR1变异体(p.K156E和p.G248R)在HEK293T细胞中表达稳定，蛋白水平与野生型相当。免疫荧光结果显示变异体与野生型LZTR1均定位于细胞核，但变异体转染的细胞中pan-Ras水平显著升高，这与先前研究中LZTR1变异导致RAS信号过度激活的发现一致。

磷酸化蛋白质组学揭示NOC2L上调

通过磷酸化蛋白质组学分析，研究人员发现LZTR1变异体中DNA损伤应答(DDR)关键激酶ATM和CHK1显著富集。更重要的是，组蛋白乙酰转移酶抑制剂NOC2L(NOC2 Like Nucleolar Associated Transcriptional Repressor)在两种变异体中均明显上调。这一发现通过免疫印迹和免疫荧光得到了进一步验证，显示NOC2L主要定位于核仁，且在变异体中的表达水平显著高于野生型。

NOC2L上调抑制p53活性

NOC2L作为一种组蛋白乙酰转移酶抑制剂，已知能够抑制p53靶基因启动子的乙酰化，进而影响p53的转录活性。研究人员检测了p53关键乙酰化位点Lys382的修饰情况，发现两种LZTR1变异体中p53乙酰化水平明显降低，总p53蛋白水平也相应下降。这一结果在免疫荧光实验中得到了证实，变异体细胞中p53信号明显减弱。

DNA损伤应答激活

尽管p53活性受到抑制，研究人员却发现DDR通路被异常激活。ATM和CHK1激酶水平在变异体中升高，其下游底物Rad50(Ser635)和Adducin(Ser713/726)的磷酸化水平也显著增加。同时，同源重组修复关键蛋白Rad51的表达也明显上调，提示细胞存在持续的DNA损伤应激。

凋亡与自噬平衡失调

正常情况下，DNA损伤应导致p53介导的凋亡激活。然而研究人员发现，凋亡标志物Cathepsin D在野生型和变异体中的表达水平相当，说明凋亡通路受阻。与此相反，自噬标志物LC3和磷酸化p70 S6激酶(Thr389)在变异体中显著增加，表明细胞通过增强自噬来应对p53功能抑制带来的压力。

LZTR1与NOC2L的直接相互作用

通过计算机结构建模和纳米荧光素酶互补实验，研究人员首次证实LZTR1与NOC2L之间存在直接相互作用。重要的是，两种LZTR1变异体(p.K156E和p.G248R)与NOC2L的结合能力明显受损，其中p.G248R变异的影响更为显著。这提示野生型LZTR1可能通过调控NOC2L的稳定性来影响其功能。

本研究揭示了LZTR1变异导致努南综合征的新机制：LZTR1作为NOC2L的相互作用蛋白，调控其稳定性；LZTR1致病性变异破坏了这一相互作用，导致NOC2L积累；过量的NOC2L抑制p53乙酰化和转录活性，进而阻碍凋亡通路；细胞通过激活自噬进行代偿，但长期来看可能导致DNA损伤累积和肿瘤发生风险增加。

这一发现不仅解释了NS患者中观察到的生长障碍、心脏畸形等多系统表现，还为临床治疗提供了新靶点。特别是对于生长激素治疗效果不佳的NS患者，靶向NOC2L或直接使用IGF-I可能成为新的治疗策略。此外，该研究提示NS患者可能存在潜在的肿瘤易感性，需要加强肿瘤监测。

该论文发表于《The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism》，为理解NS的分子机制提供了重要见解，也为开发靶向治疗方法奠定了理论基础。未来的研究需要进一步阐明NOC2L在胚胎发育和组织器官形成中的具体作用，以及其在其他类型NS中的潜在角色。