NRBP1与TSC22D蛋白通过调控WNK通路影响远端肾小管生理功能

研究人员针对WNK激酶信号通路在远端肾小管(DCT)钠离子重吸收调控中的关键作用，发现NRBP1和TSC22D家族蛋白通过形成"TWN生物分子凝聚体"正调控WNK4-SPAK通路活性。该研究通过构建DCT特异性NRBP1敲除小鼠模型，结合细胞实验证实长链TSC22D异构体与NRBP1协同增强WNK4自磷酸化，而短链TSC22D3.1则发挥抑制作用，为理解家族性高钾性高血压(FHHt)等肾小管疾病的分子机制提供了新视角。成果发表于《SCIENCE ADVANCES》。

　　

肾脏作为人体重要的电解质调节器官，其远端肾小管(DCT)中钠氯协同转运蛋白(NCC)的活性直接关系到血压和血钾水平的调控。WNK（With-No-Lysine）激酶家族作为该过程的核心调控者，其异常会导致家族性高钾性高血压(FHHt)等疾病。然而，WNK信号通路的精细调控机制仍存在诸多未解之谜，特别是近年来发现的"WNK bodies"生物分子凝聚体的形成机制及其生理意义亟待阐明。

中国科学院上海生命科学研究院的研究人员通过系统性研究，揭示了核受体结合蛋白1(NRBP1)和转化生长因子β刺激克隆22域(TSC22D)蛋白家族在WNK信号通路中的关键作用。研究发现这些蛋白质不仅参与形成"TWN（TSC22D-WNK-NRBP1）凝聚体"，还能通过多重分子互作正调控WNK4激酶活性，最终影响NCC的磷酸化状态和肾脏钠离子重吸收功能。该成果发表于《SCIENCE ADVANCES》杂志，为理解电解质平衡紊乱疾病的发病机制提供了新思路。

研究主要采用四种关键技术方法：1）构建DCT特异性诱导型NRBP1敲除小鼠模型；2）利用CRISPR-Cas9技术建立WNK1全敲除和SLC12家族转运体多重敲除的HEK293细胞系；3）通过免疫共沉淀和荧光标记技术解析蛋白质相互作用网络；4）采用活细胞成像动态观察生物分子凝聚体对渗透压变化的响应。

表达特征与亚细胞定位

单细胞转录组和蛋白质组学分析显示，长链TSC22D异构体（TSC22D2和TSC22D1.1）在DCT中特异性富集。免疫荧光证实这些蛋白与NRBP1共同定位于低钾饮食诱导的WNK凝聚体中，且在FHHt模型小鼠（Klhl3-R528H）和Wnk4敲除小鼠的DCT细胞中呈现异常聚集。

功能调控机制

体外实验表明，NRBP1与长链TSC22D协同增强WNK4在Ser³³⁵位点的自磷酸化，从而激活下游SPAK/OSR1激酶。通过构建系列WNK4突变体（CCTL1,2、RFAA和TM），发现CCT样结构域(CCTL)和RΦ基序介导的多重相互作用对信号传导至关重要。光遗传学实验进一步证实，强制诱导WNK4-TM突变体与TSC22D2的共定位即可恢复通路活性。

体内表型验证

DCT特异性NRBP1敲除小鼠显示：1）NCC磷酸化水平显著降低；2）WNK凝聚体形态异常（体积增大、圆形度降低）；3）代偿性出现基线状态下的WNK凝聚体。这些变化伴随血钾降低趋势，表明NRBP1缺失导致DCT钠重吸收功能受损。

异构体拮抗效应

研究发现短链TSC22D3.1通过TSC22结构域与长链异构体异源二聚化，拮抗其对WNK-SPAK通路的激活作用。光诱导TSC22D2寡聚化可解除这种抑制，证实蛋白质寡聚状态决定其功能取向。

该研究首次系统阐释了NRBP1-TSC22D-WNK三者构成的调控网络在DCT生理功能中的核心地位。特别值得注意的是，研究发现WNK信号通路的激活不依赖于单一的蛋白质相互作用模式，而是通过CCTL结构域与RΦ基序介导的"交互式招募"实现，这种冗余性确保了信号传导的稳健性。在疾病关联方面，研究为解释Tsc22d3敲除小鼠出现FHHt样表型提供了分子基础，也为开发针对WNK凝聚体形成的新型利尿药物指明了方向。此外，NRBP1作为进化上保守的假激酶，其与WNK激酶的协同作用机制可能普遍存在于多种组织系统中，这为研究细胞体积调节和离子稳态维持的普适性原理提供了新范式。