aGPCR Latrophilin通过结合DSL配体LAG-2调控线虫Notch信号通路的新机制

本研究揭示了黏附G蛋白偶联受体(aGPCR)Latrophilin通过其RBL和GAIN结构域直接结合Notch配体LAG-2，以N端依赖的非经典方式增强Notch信号通路活性，调控线虫生殖干细胞增殖与分化平衡。该发现为理解aGPCR与Notch通路的交叉调控提供了新视角，对发育生物学和肿瘤治疗研究具有重要意义。

　　

在生命科学领域，Notch信号通路作为高度保守的细胞间通讯系统，调控着从发育到组织稳态的众多生理过程。然而，这个精密调控网络的分子细节仍存在诸多未解之谜。特别是在干细胞微环境中，Notch信号如何被精确调控以平衡细胞增殖与分化，一直是发育生物学研究的核心问题之一。与此同时，黏附G蛋白偶联受体(aGPCR)家族因其独特的结构和双重信号机制（既可通过G蛋白传递经典信号，又能通过其巨大N端执行非经典功能），近年来成为细胞信号转导研究的新热点。

线虫(C. elegans)作为模式生物，其生殖腺为研究干细胞调控提供了理想模型。在生殖腺远端，远端尖端细胞(DTC)表达的Notch配体LAG-2（属于DSL家族）通过激活生殖细胞表面的Notch受体GLP-1，维持干细胞增殖并抑制减数分裂进入。虽然这一通路的核心元件已被阐明，但微调这一过程的分子机制仍不清楚。德国莱比锡大学(University of Leipzig)的研究团队在《Nature Communications》发表的研究，首次揭示了aGPCR家族成员Latrophilin（线虫同源物LAT-1）作为Notch信号的正向调节因子，通过直接结合LAG-2增强Notch活性的分子机制。

研究人员运用了多种前沿技术：通过CRISPR-Cas9基因组编辑构建突变体；采用免疫荧光（抗PH3和EdU标记）分析细胞周期；利用AlphaFold2 Multimer预测蛋白质相互作用界面；结合分子动力学模拟验证结构稳定性；建立BRET（生物发光共振能量转移）和BiFC（双分子荧光互补）系统验证体内外相互作用；并通过组织特异性表达确定功能定位。

研究首先发现lat-1突变体表现出明显的生殖细胞增殖缺陷。通过DAPI染色和REC-8标记分析，证实突变体生殖腺前体区显著缩小（图1b-e）。进一步检测有丝分裂(M期)和DNA合成(S期)指标显示，PH3阳性细胞和EdU掺入均减少（图1f-k），表明LAT-1缺失导致细胞周期阻滞。这些表型与Notch通路缺陷相似，提示二者可能存在功能关联。

遗传互作分析显示，lat-1;lag-2和lat-1;glp-1双突变体表型与单突变体无叠加效应（图2d-e），暗示它们作用于同一通路。关键证据来自Notch激活检测：使用GLP-1::V5报告系统发现，lat-1突变体中核内Notch胞内域(NICD)显著减少（图2f-g），而仅表达LAT-1 N端(LNT)即可恢复Notch活性，证实这是7TM非依赖的功能。

分子机制研究取得突破性发现：AlphaFold2 Multimer预测LAT-1通过RBL（鼠李糖结合凝集素）和GAIN（GPCR自蛋白水解诱导）结构域与LAG-2直接结合（图3a-b）。Rosetta界面分析显示接触面积达2768 ?2，其中GAIN域贡献更大（2089 ?2）。分子动力学模拟证实复合物稳定性（补充图5）。NanoBRET实验验证了这种相互作用（图3c），而突变关键界面残基（RBL域5个，GAIN域7个）显著降低结合力。BiFC在活体线虫中再现了这一互作（图4a），竞争实验证实特异性（图4b-c），突变体荧光信号减弱进一步验证了结构预测（图4e-f）。

功能定位实验揭示，仅在DTC（而非生殖细胞）表达LAT-1能挽救增殖缺陷（图5b-e），结合BRET分析提示这是顺式(cis)作用（图5a）。这完善了作用模型：DTC膜上的LAT-1通过结合LAG-2增强其对生殖细胞GLP-1的激活效能（图5f），从而扩大前体区规模。

这项研究首次确立了aGPCR对Notch通路的调控范式：LAT-1作为LAG-2的共受体，通过N端介导的非经典机制放大Notch信号输出。这不仅丰富了我们对干细胞微环境调控的认识，更揭示了aGPCR跨界调控重要信号通路的新功能。鉴于Notch失调与多种癌症相关，而Latrophilin在哺乳动物中保守存在，这一发现为靶向干预Notch信号提供了新思路。特别值得注意的是，这种调控完全独立于G蛋白信号，突出了aGPCR N端作为独立功能模块的生物学意义，为开发特异性靶向药物指明新方向。