复旦大学王红艳团队揭示MAML1相分离异常诱发先天性心脏病的新机制

　　

先天性心脏病是高发出生缺陷，室间隔缺损为其主要分型。心脏间隔与瓣膜的发育，有赖于心内膜细胞发生内皮-间充质转化，Notch信号通路是调控该生物学过程的核心通路，MAML1作为Notch转录共激活因子，是否为先天性心脏病致病基因尚未明确，其调控Notch信号通路的具体作用机制也有待阐明。

近日，复旦大学附属妇产科医院/代谢与整合生物学研究院王红艳教授团队，在国际期刊Circulation发表题为“Aberrant Phase Separation of Endothelial MAML1 Causes Congenital Heart Disease by Suppressing Notch Activity”的研究论文。研究证实，MAML1可借助液-液相分离依赖Notch信号通路调控心内膜内皮-间充质转化进程，明确MAML1相分离异常引发先天性心脏病的分子机制，确认了MAML1为先天性心脏病的致病基因。

团队基于室间隔缺损患者样本的二代测序发现多个MAML1罕见错义突变，其中病例来源的Q401K突变会明显抑制Notch信号活性。对应人源Q401位点构建了小鼠Maml1基因Q408K突变模型，发现模型动物出现心脏体积缩小、室间隔缺损、二叶式主动脉瓣、瓣膜增厚、心功能减退等病理表型。为阐明MAML1对心脏发育的调控作用，结合其在心脏内皮细胞高表达的特性，研究人员构建心内膜特异性Maml1敲除小鼠。实验证实MAML1蛋白缺失同样会下调Notch靶基因表达，阻碍流出道心内膜垫区域的内皮-间充质转化，最终引发心脏间隔与瓣膜发育畸形。在人类心脏类器官模型中，敲除MAML1基因或模拟病例的Q401K突变，均会造成类器官发育滞后、体积偏小，内皮-间充质转化功能受损，印证该调控机制在人类早期心脏发育过程中具备保守性。

分子机制层面，MAML1可通过自身IDR2结构域发生液-液相分离，于细胞核内形成分子凝聚体，进而结合Notch1胞内结构域NICD1，最终启动并激活Notch信号通路的转录程序。Q401K等致病突变会破坏MAML1凝聚体形成，致使Notch信号通路活性下降。

针对生理状态下MAML1相分离的上游调控机制，研究团队发现蛋白激酶PKN2可催化MAML1的S314位点磷酸化修饰，抑制其相分离并降低Notch活性。在内皮-间充质转化关键期，低表达PKN2维持MAML1凝聚体稳定以保障Notch信号传导；度过发育窗口期之后，适时升高的PKN2表达则能避免Notch信号过度持续激活，实现对心脏发育的精准调控。该研究首次建立MAML1相分离异常与先天性心脏病发病的关联，为解析心内膜发育规律、阐明先心病致病机理开辟了新研究方向。

复旦大学代谢与整合生物学研究院博士研究生谭梓峥、复旦大学附属妇产科医院博士后祁玥为本文共同第一作者；复旦大学附属妇产科医院/代谢与整合生物学研究院王红艳教授、复旦大学代谢与整合生物学研究院卢磊博士和张景彦青年研究员为共同通讯作者。复旦大学生殖与发育研究院田雪莹研究员为本研究提供重要协助。该研究获得国家自然科学基金委基础科学中心项目、深圳市医学科研基金和上海市市级科技重大专项等多项基金资助。

MAML1相分离异常诱发先天性心脏病的机制图

原文链接：https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.126.078188