子科生物報(bào)道：細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子可通過液-液相分離（LLPS）形成液滴樣無膜結(jié)構(gòu)，為各種生命活動(dòng)提供區(qū)室化反應(yīng)空間，提高各種生化反應(yīng)效率。LLPS受多價(jià)弱相互作用驅(qū)動(dòng)，這類作用力來自于蛋白內(nèi)在無序區(qū)（IDR）/類朊病毒病序列（PrLD）、支架DNA或RNA分子。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA, LncRNA）可作為支架分子促進(jìn)和維持無膜結(jié)構(gòu)的形成，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄等重要生物學(xué)事件發(fā)揮調(diào)控作用，如應(yīng)激時(shí)神經(jīng)元細(xì)胞中LncRNA NEAT1可與TDP-43共定位并促進(jìn)TDP-43蛋白的相分離，使TDP-43在細(xì)胞應(yīng)激時(shí)在細(xì)胞核內(nèi)形成具有細(xì)胞保護(hù)功能的無膜、液滴狀、動(dòng)態(tài)可逆的核顆粒。

目前研究證明LncRNA在細(xì)胞信號(hào)調(diào)控中發(fā)揮重要調(diào)控功能。浙江大學(xué)林愛福等課題組在內(nèi)的一系列前期研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜脂結(jié)合LINK-A促進(jìn)了細(xì)胞質(zhì)膜PIP3-AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞質(zhì)CamK-A介導(dǎo)了Ca2+信號(hào)與NF-κB信號(hào)交互，細(xì)胞核BCAR4介導(dǎo)了Hedgehoge-Hippo信號(hào)轉(zhuǎn)錄協(xié)同，此外，林愛福團(tuán)隊(duì)近期在Nature Metabolism發(fā)表論文，通過建立細(xì)胞器免疫親和純化體系，繪制了細(xì)胞器LncRNA圖譜，并從中揭示了線粒體LncRNA GAS5介導(dǎo)三羧酸循環(huán)代謝區(qū)室解離中的重要調(diào)控作用。深入闡明細(xì)胞質(zhì)LncRNAs調(diào)控細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用方式和機(jī)理機(jī)制，將豐富人們對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的認(rèn)知，為揭示腫瘤等惡性疾病發(fā)生提供理論指導(dǎo)和臨床借鑒。

2021年7月15日，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林愛福課題組在Cell Research雜志在線發(fā)表題為“A Phosphatidic Acid-binding LncRNA SNHG9 Facilitates LATS1 Liquid-liquid Phase Separation to Promote Oncogenic YAP Signaling"的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)磷脂酸結(jié)合型LncRNA SNHG9通過調(diào)控Hippo信號(hào)節(jié)點(diǎn)激酶LATS1相分離，繼而調(diào)控YAP腫瘤信號(hào)活化和腫瘤發(fā)生發(fā)展。該文闡明了細(xì)胞質(zhì)LncRNA通過介導(dǎo)節(jié)點(diǎn)激酶分子相分離以調(diào)控細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的新機(jī)制，為腫瘤診治提供理論依據(jù)和潛在靶標(biāo)。

該研究通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和生信分析，發(fā)現(xiàn)了一系列在乳腺癌中高表達(dá)的LncRNAs，其中SNHG9（small nucleolar RNA host gene 9）表達(dá)顯著上調(diào)，提示SNHG9可能參與乳腺癌的惡性進(jìn)展。通過RNA pulldown和Lipid dot blot等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SNHG9可與磷脂酸（Phosphatidic acid，PA）和Hippo節(jié)點(diǎn)激酶LATS1直接結(jié)合, PA結(jié)合SNHG9可進(jìn)一步抑制LATS1-MOB1復(fù)合體的形成，繼而下調(diào)LATS1激酶活性和YAP磷酸化水平，從而促進(jìn)YAP靶基因的轉(zhuǎn)錄和乳腺癌細(xì)胞增殖。

在借助免疫熒光觀察SNHG9過表達(dá)細(xì)胞系中LATS1蛋白亞細(xì)胞定位時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)與蛋白發(fā)生相分離形成的斑點(diǎn)類似，LATS1蛋白在細(xì)胞質(zhì)中形成液滴狀的的亮斑，提示LATS1在該條件下可能發(fā)生了液-液相分離。通過生物信息學(xué)分析LATS1蛋白的氨基酸序列，發(fā)現(xiàn)LAST1的N端含有PrLD序列，進(jìn)一步支持了LATS1可能發(fā)生液-液相分離的猜想。研究人員截取已報(bào)道的可發(fā)生相分離蛋白的內(nèi)部無序區(qū)（IDR），置換到LATS1的PrLD序列，發(fā)現(xiàn)截去PrLD的LATS1不能發(fā)生相分離，而置換其它蛋白IDR恢復(fù)了LATS1蛋白的相分離能力，證實(shí)PrLD序列介導(dǎo)了LATS1蛋白發(fā)生相分離。以此為突破口，研究人員通過一系列分子生化實(shí)驗(yàn)，證實(shí)SNHG9可通過促進(jìn)LATS1相分離來抑制LATS1的激酶活性。

綜上，該研究提出了SNHG9參與Hippo信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的工作模型：PA結(jié)合的SNHG9與LATS1形成復(fù)合物，阻止MOB1和LATS1互作、抑制LATS1的激酶活性；另一方面，LATS1蛋白的PrLD序列可驅(qū)動(dòng)LATS1相分離的發(fā)生，SNHG9則作為支架招募LATS1蛋白聚集并提高LATS1蛋白的局部濃度、促進(jìn)LATS1相分離的發(fā)生并抑制其激酶活性，從而促進(jìn)YAP的入核和轉(zhuǎn)錄活性。該研究揭示了SNHG9-LATS1-PA通過液-液相分離機(jī)制調(diào)控Hippo信號(hào)通路和乳腺癌的發(fā)生發(fā)展，有助于更好地理解液-液相分離參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和疾病發(fā)生發(fā)展的作用和機(jī)制，并為癌癥等人類重大疾病診治提供了新靶標(biāo)。

該研究得到國家自然科學(xué)基金委、浙江大學(xué)等項(xiàng)目大力支持。浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林愛福研究員為該文通訊作者。浙江大學(xué)博士生李瑞花、葛起偉與中山大學(xué)田甜博士為該文的共同第一作者。值得一提的是，葛起偉同學(xué)在LATS1相分離現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)體系的建立中做出了積極貢獻(xiàn)。