FGFR1通过Vangl2酪氨酸磷酸化调控神经外胚层平面细胞极性的机制研究

本研究揭示了FGFR1信号通路通过磷酸化核心平面细胞极性(PCP)蛋白Vangl2的N端酪氨酸残基，进而调控神经板细胞定向排列的分子机制。研究人员利用非洲爪蟾胚胎模型和小鼠胚胎干细胞，证实FGFR1与Vangl2直接相互作用并诱导其酪氨酸磷酸化，该修饰通过减弱Vangl2与PTK7/Prickle3的结合破坏极性复合体形成。这项发表于《Nature Communications》的工作首次建立了FGFR信号与PCP通路间的直接分子联系，为神经管闭合缺陷等发育疾病的治疗提供新靶点。

　　

在胚胎发育过程中，神经管闭合是一个精密的形态发生事件，其失败会导致脊柱裂等严重先天畸形。这一过程依赖于平面细胞极性（Planar Cell Polarity, PCP）通路对细胞定向排列的调控，但外界信号如何协调PCP核心蛋白的时空分布仍是未解之谜。尤其令人困惑的是，尽管成纤维细胞生长因子受体（Fibroblast Growth Factor Receptor, FGFR）信号已知参与神经管形态发生，其与PCP通路间的分子对话机制始终未被阐明。

美国西奈山伊坎医学院的研究人员通过系统研究，发现FGFR1作为上游调控者直接磷酸化PCP核心蛋白Vangl2的N端酪氨酸残基，从而动态调节其与下游效应分子的相互作用。这项工作发表于《Nature Communications》，首次揭示了生长因子受体与平面极性机器之间的直接分子偶联机制。

研究主要采用四种关键技术：1）非洲爪蟾胚胎显微注射与嵌合体分析；2）基于邻近生物素化的蛋白质互作检测；3）小鼠胚胎干细胞基因敲除模型；4）磷酸化特异性抗体的蛋白质修饰检测。

FGFR1对神经板平面极性的调控

通过特异性敲降FGFR1，研究人员观察到神经外胚层中Vangl2蛋白的极性分布完全消失。这种表型可通过野生型而非激酶失活型FGFR1回补，证实FGFR1的激酶活性对PCP建立至关重要。

Vangl2酪氨酸磷酸化的分子机制

免疫共沉淀实验显示FGFR1与Vangl2形成物理复合物。在爪蟾胚胎和小鼠胚胎干细胞中，FGFR信号抑制均导致Vangl2酪氨酸磷酸化水平下降，而FGF8配体可特异性诱导该修饰。关键的是，FGFR1FCPG突变体（不能激活ERK通路）仍能有效磷酸化Vangl2，提示存在非经典信号分支。

磷酸化位点的功能解析

通过位点突变筛选，确定Y10/Y12是主要磷酸化位点。非磷酸化突变体（Y>F）增强Vangl2与PTK7的结合，而磷酸模拟突变体（Y>E）则破坏其与Prickle3/PTK7的相互作用。在胚胎实验中，Y>E突变体完全丧失引导Pk3极性定位的能力。

生理功能验证

PTK7与Vangl2的非磷酸化形式协同诱发严重的神经管闭合缺陷，表明该复合物具有生理调控功能。研究人员提出模型：后缘表达的FGF8通过FGFR1诱导局部Vangl2磷酸化，抑制其后缘定位，从而建立前后轴极性。

这项研究开创性地揭示了RTK（受体酪氨酸激酶）对PCP核心组件的直接调控，为理解形态发生中的信号整合提供了范式。发现FGFR1通过非经典途径磷酸化Vangl2，不仅解释了既往基因敲除表型与已知信号通路不符的矛盾，还为神经管畸形等发育疾病的干预提供了新思路——靶向特定酪氨酸磷酸化事件可能比全局抑制FGFR信号更具特异性。此外，PTK7作为磷酸化依赖性调节因子的鉴定，拓展了对伪激酶在发育中功能的认识。这些发现将对组织极性相关疾病（如肿瘤转移、纤毛疾病）的研究产生深远影响。