Hipk激酶通过稳定Dronc活性形式促进细胞凋亡的机制研究

《Cell Death Discovery》：The homeodomain-interacting protein kinase Hipk promotes apoptosis by stabilizing the active form of Dronc

本刊推荐：为阐明细胞凋亡中起始型半胱天冬酶（caspase）的调控机制，研究人员聚焦于同源域相互作用蛋白激酶Hipk在果蝇模型中的功能。研究发现Hipk通过稳定起始 caspase Dronc的活性形式显著增强凋亡执行与JNK信号通路放大效应，同时Dronc反向调控Hipk蛋白稳定性，形成正向反馈回路。该研究为 caspase 生物学调控提供了新视角，对细胞死亡相关疾病干预策略具有启示意义。

　　

在生命体发育和稳态维持过程中，细胞凋亡作为一种高度保守的程序性死亡方式，通过 caspase 蛋白酶家族的级联反应精确清除冗余或损伤细胞。果蝇因其清晰的遗传背景成为研究细胞凋亡调控的理想模型，其翅成虫盘更是研究应激诱导凋亡的经典系统。然而，在凋亡核心通路与关键信号通路（如JNK通路）的交叉对话机制方面，尤其是起始 caspase Dronc 的活性调控环节，仍存在显著的知识空白。

为探索这一科学问题，发表于《Cell Death Discovery》的研究团队以果蝇为模型，揭示了同源域相互作用蛋白激酶Hipk在凋亡过程中的关键作用。研究发现Hipk通过稳定起始 caspase Dronc的活性形式，同时增强 caspase 级联反应和JNK信号通路放大效应，而Dronc亦能反向提升Hipk蛋白水平，形成自我强化的正向调控环路。这一发现不仅深化了对 caspase 调控机制的理解，更为靶向调控 caspase 活性提供了新思路。

研究团队主要采用果蝇遗传学操作技术，包括 Gal4/UAS 和 LexA/LexO 双系统基因表达调控、温度敏感型 Gal80^ts系统的时间控制表达、RNA 干扰（RNAi）介导的基因敲降、以及通过 X 射线照射诱导细胞凋亡。通过构建携带 Myc/GFP 标签的 Dronc 和 Flag 标签的 Drice 转基因果蝇品系，实现了对 caspase 蛋白表达与活化状态的实时监测。实验样本主要来源于果蝇翅成虫盘及腹部表皮组织，通过免疫荧光染色、共聚焦显微镜成像及图像定量分析进行表型验证。

发展编程性凋亡需要 hipk 功能

通过分析果蝇腹部体节融合与雄性生殖器旋转两个发育模型，发现利用组织特异性驱动子抑制 hipk 表达会导致类似抑制凋亡执行或阻断 JNK 通路的表现型，证明 Hipk 在发育编程性凋亡中不可或缺。

实验诱导的凋亡需要 hipk 活性

采用双系统基因操控技术，在翅盘中诱导促凋亡基因 reaper（rpr）表达时，发现 hipk 敲降能显著挽救 rpr 引起的 Dcp1 活化和 JNK 信号增强，表明 Hipk 是 rpr 诱导凋亡通路的关键效应分子。

hipk 不主要通过 Diap1 发挥作用

尽管 hipk 缺失引起凋亡抑制剂 Diap1 积累，但同时敲降 diap1 和 hipk 并未恢复凋亡水平，证明 Hipk 作用于 Diap1 下游，直接调控 caspase 通路活化而非通过调节 Diap1 降解。

hipk 通过稳定活性形式 Dronc 促进凋亡

通过过表达 Dronc 与 Drice 的组合实验，发现 hipk 敲降能特异性抑制 Dronc 诱导的凋亡，而对 Drice 诱导的凋亡无影响。利用标签蛋白检测系统进一步证实 Hipk 缺失会降低 Dronc 蛋白总量及其活性形式稳定性，明确 Hipk 对 Dronc 的特异性稳定作用。

活性 Dronc 促进 Hipk 蛋白稳定性

在辐射诱导的凋亡模型中，阻止细胞死亡（表达 p35）但激活 Dronc 的细胞显示 Hipk 水平升高，该现象依赖于凋亡通路活性。在 dronc 突变背景下，Hipk 过表达引起的蛋白积累和组织过度生长均被抑制，揭示 Dronc 对 Hipk 稳定的正向反馈调节。

本研究首次揭示 Hipk 与 Dronc 之间存在双向正反馈调控机制：Hipk 通过稳定活性形式 Dronc 增强凋亡信号输出，而活性 Dronc 反过来促进 Hipk 蛋白积累，共同强化 JNK 通路活化和凋亡进程。该机制为理解 caspase 活性调控提供了新范式，不仅完善了果蝇凋亡放大环路模型，更暗示 Hipk 家族蛋白在进化中可能保守地参与 caspase 功能调控。由于 Hipk 在哺乳动物中同样调控凋亡与 JNK 通路，本研究为探索 Hipk 在疾病模型中的靶向价值奠定了理论基础。