Homer缩合物在Crb极性复合体下游协调YAP-Wnt信号串扰

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Homer condensates orchestrate YAP–Wnt signaling crosstalk downstream of the Crumbs polarity complex

　　

Hippo通路控制细胞生长、增殖和分化，且在癌症中经常失调。Yes相关蛋白是Hippo通路的核心转录共激活因子，与β-catenin相互作用以协调YAP–Wnt信号串扰。这两条通路均受多种上游信号调节，包括机械信号、细胞密度和细胞极性，但目前研究人员对如何整合这些信号仍知之甚少。在此，研究人员证明了Homer支架蛋白在Crb极性复合体下游协调YAP和Wnt信号传导。Homers通过其EVH1结构域直接与Crb复合体组分PATJ以及NDR激酶支架Furry-like (FRYL)相互作用。Homers拮抗FRYL以促进YAP激活，同时与FRYL合作以增强Wnt/β-catenin信号传导，揭示了通路选择性调控机制。相比之下，PATJ将Homers招募至细胞皮层并抑制YAP活性。研究人员进一步表明，Homers在非极化上皮和结直肠癌细胞中形成生物大分子缩合物，其组装和信号传导特性受到PATJ和FRYL的差异调控。FRYL促进细胞质液滴的形成，而PATJ则在质膜处或附近驱动相隔室的形成。总之，研究人员的发现确立了Homer驱动的相分离作为一种可调节的信号传导机制，将极性信号转化为转录输出。

细胞极性复合体是组织生长的关键调节因子，但其将极性信号转化为转录控制的具体分子机制一直未被充分阐明。Hippo通路在细胞增殖、分化和存活中起核心作用，其关键效应分子YAP/TAZ在细胞质与细胞核间穿梭以调控基因表达。YAP/TAZ与Wnt/β-catenin等通路存在复杂的双向交互作用，在分化、再生及肿瘤发生中具有重要意义。Crb极性复合体作为Hippo通路的重要上游调节因子，其缺失会导致YAP/TAZ过度激活，但连接该复合体与Hippo/YAP调控的分子机制尚不明确。为探究这一机制，研究人员开展了一项关于Homer支架蛋白在YAP与Wnt信号通路中作用的研究，相关成果发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。这项研究揭示了Homer蛋白作为Crb复合体的缩合物形成效应子，通过相分离机制协调YAP-Wnt信号串扰，为理解极性信号网络的空间组织如何调控细胞行为和组织稳态提供了新视角。

研究人员主要采用了以下关键技术方法开展这项研究：首先通过免疫沉淀-质谱联用技术（IP-MS）和共免疫沉淀鉴定了Homer与PATJ及FRYL的相互作用机制；利用CRISPR/Cas9技术构建了多种基因敲除细胞系，并结合RNA测序和定量PCR（qPCR）分析基因表达变化；依托TEAD和TOPFlash荧光素酶报告系统评估YAP与Wnt通路活性；最后运用高分辨率Airyscan显微镜和荧光漂白恢复（FRAP）技术深入验证了Homer生物大分子缩合物的动态相分离特性及其在超微结构上的异质性。

研究人员得出的主要研究结果如下：

PATJ直接相互作用并将Homers招募至上皮细胞顶侧连接处。研究人员利用免疫荧光分析发现内源性Homer1、Homer2和Homer3与紧密连接标记物ZO-1共定位。进一步的共免疫沉淀实验证实，PATJ通过其PDZ5和PDZ6结构域间的保守PxxF基序与Homers的EVH1结构域直接结合。在PATJ敲除的MDCK细胞中，Homers从顶端连接处明显移位，这证明PATJ是将Homers招募至上皮细胞顶侧连接处的关键分子。

Homers和PATJ在极化上皮细胞中协调YAP/TEAD和Wnt信号传导。研究人员构建了Homer三重敲除（TKO）MDCK细胞，发现这群细胞的YAP Ssub>127磷酸化水平升高且YAP激活减少。报告基因实验显示，Homer TKO和PATJ KO细胞中TEAD和TCF/LEF（T细胞因子/淋巴增强因子）的活性均显著降低。这表明Homers和PATJ在控制YAP靶基因表达和Wnt通路活性方面存在功能性相互作用。

Homers在293T和HCT116细胞中促进YAP和Wnt通路活性。在非极化的293T细胞中，敲低Homers会一致性地降低YAP靶基因表达和Wnt报告基因活性。在结直肠癌（CRC）HCT116细胞中，敲低Homer同样显著降低了YAP/TEAD和TOPFlash报告基因活性，并严重损害了伤口愈合实验中的细胞迁移能力，但对细胞增殖无显著影响。这说明Homers是CRC细胞中YAP和Wnt信号的正向调节因子。

Homers通过NDR激酶支架蛋白FRYL控制YAP/TEAD信号传导。研究人员通过IP-MS鉴定出FRYL为Homer3的相互作用蛋白。FRYL的C端包含两个能与Homers特异性结合的PxxF基序。在FRYL KO细胞中，YAP Ssub>127磷酸化减少且YAP入核增加，表明FRYL在YAP/TEAD靶基因转录中发挥抑制作用。相反，在调控Wnt相关基因转录时，Homers和FRYL表现出协同作用。这揭示了一条通路选择性调控机制。

Homers在293T和HCT116细胞中形成生物大分子缩合物。研究发现Homer蛋白在细胞质中形成具有动态融合特性的无膜斑点。FRAP分析显示Homer缩合物的流动性具有旁系同源物特异性。高渗应激能促使Homers发生相分离，且大小的改变促进了YAP/TEAD活性。在表达内源性水平Homer3的HCT116细胞中，同样观察到了响应渗透压的相分离现象。

FRYL和PATJ差异调控Homer的相分离。瞬时过表达的FRYL能自发形成招募内源性Homer1的细胞质液滴，增加Homer缩合物的流动性。与此不同，PATJ在等渗条件下不促进Homer缩合，但在高渗应激下，PATJ与Homer在质膜附近快速共聚集成组装网络。TEAD和TOPFlash报告基因实验进一步证实，PATJ和FRYL通过依赖或不依赖Homer直接相互作用的机制差异调节YAP和Wnt的通路输出。

总结讨论部分，研究人员提出了一个关于Homer缩合物介导YAP-Wnt信号串扰的模型。Homer1、Homer2和Homer3缩合物在超微结构和动力学上表现出高度异质性，表明这三种旁系同源物并不冗余，其相对丰度精确调控了缩合物的信号输出。FRYL和PATJ通过差异调控Homer缩合物的组装及空间分布来重塑信号传导。研究人员认为，在极化上皮细胞中，PATJ通过招募Homers至细胞皮层限制其促YAP活性，从而增强YAP的磷酸化并将其滞留在细胞质中，间接抑制Wnt信号；而在极性丧失的肿瘤细胞中，由于Homers上调及极性丧失，这种限制作用被解除，导致缩合物特性改变并促使YAP和Wnt信号持续激活。该研究确立了生物大分子缩合作为YAP-Wnt通路协调的关键组织原则，为未来针对上皮源性癌症中致癌性YAP和β-catenin信号传导的调节提供了潜在靶点。