NEDD4功能研究现状

董婷婷

摘要：本文所指的NEDD4为含有WW和HECT结构域，且在N端具有C2结构域的NEDD4-1（RPF1）。首次分离于1992年小鼠的神经祖细胞中，并发现随着小鼠的生长发育其mRNA水平降低。NEDD4-1在胎盘、肝脏、甲状腺、皮肤、子宫内膜、胆囊、膀胱和肾脏中广泛表达，可能参与多种人体细胞功能。NEDD4-1可以单泛素化其底物，并催化鲜为人知的K6-和k27 -连接的多泛素化，这表明NEDD4-1通过单/多泛素化和多种连接发挥多种调控作用。

关键词：泛素化，细胞功能

一、NEDD4在心脏发育中的功能

在第10.5天的小鼠胚胎中，NEDD4在靠近心脏的咽和鳃弓中表达。NEDD4的敲除发现小鼠在第二次妊娠時表现出了严重的心脏和血管缺陷，导致了胚胎死亡，并伴有严重的心脏缺陷和血管系统异常。特别是敲除动物右心室的双出口表现为流出道损伤。此外，NEDD4的敲除也会使小鼠心内膜垫缺陷。除了这些显著的心血管疾病，在NEDD4高表达的地方将其敲除后会表现出肺的延迟成熟。因此，NEDD4在心脏发育中是具有关键作用的。心肌再灌注损伤（I/R）是指由于心肌缺血或缺氧后血液供应返回心肌组织中的组织损伤，从而引起炎症。NEDD4在损伤发生后期的表达减少，从而起到减弱其对细胞死亡和心肌再灌注的损伤的保护作用。此外，激活AKT丝氨酸/苏氨酸激酶通路能够保护心脏免受心肌再灌注损伤。而在这里，NEDD4能够促进活性AKT的转运。同源性磷酸酶（PTEN）是磷脂酰肌醇-3-激酶（P13K）信号通路的关键抑制因子，由于NEDD4通过激活P13K/AKT通路保护心肌免受I/R诱导的凋亡。这一调控途径能够为减少心肌梗死患者的手术中提供了心的思路 。

二、NEDD4和LC3相互作用调节自噬

一项关于细胞自噬网络表征的研究中首次发现NEDD4参与自噬，显示LC3与NEDD4相互作用一致。因此，最近的一份报告观察到，在癌细胞中敲除NEDD4可以抑制自噬。通过敲除或突变NEDD4的功能分析表明，NEDD4是自噬所必需的，并参与自噬体的生物发生。泛素化或体外连接酶活性检测表明，LC3是NEDD4的激活物，而不是底物。NEDD4能够通过C2和WW2结构域之间的一个保守的WXXL LC3-结合基序与LC3结合。NEDD4受损下调或雷帕霉素诱导的自噬激活和自噬体的生物发生，并导致LC3斑点与内质网膜标记物共定位的聚集。电镜下观察到NEDD4敲低细胞中巨大的变形线粒体，推测NEDD4可能参与线粒体吞噬。此外，SQSTM1被NEDD4泛素化，而LC3作为NEDD4连接酶活性的激活物。综上所述，我们的研究明确了NEDD4在调控自噬中的重要作用 。

三、NEDD4结合和泛素酰基激活FGFR1，控制其胞吞和功能

成纤维细胞生长因子受体1（FGFR1）在动物发育和成体动态平衡过程中对细胞增殖和分化起重要作用。在这里，我们发现人NEDD4调节FGFR1的内吞和信号转导。NEDD4主要通过其WW3结构域与FGFR1上的一个新的非规范序列（非PY基序）相互作用，直接与FGFR1结合并泛素化激活的FGFR1。这个识别基序（FGFR1-△6）的缺失取消了NEDD4结合和受体泛素化，并损害了激活受体的内吞作用，在Nedd4基因敲除后也观察到了这一点。因此，FGFR1-△6或NEDD4被敲除，表现出持续的FGF依赖的受体Tyr磷酸化和下游信号。FGFR1-△6在人胚胎神经干细胞中的表达强烈促进FGF-2依赖的神经元分化。此外，这种FGFR1-△6突变体在斑马鱼胚胎中的表达破坏了前神经元的模式（头部发育），这与过量的FGFR1信号一致。这些结果证实NEDD4在神经元分化和胚胎发育过程中是FGFR1内吞和信号传递的关键调节因子 。

四、NEDD4诱导的IRS-2单泛素化增强了IGF信号传导和促有丝分裂活性

胰岛素样生长因子（IGF）能够诱导各种细胞类型的增殖，同时又能够在体细胞生长以及癌症发展中发挥着重要的作用。IGF-1受体酪氨酸激酶能够使胰岛素受体底物（IRS）-1/2磷酸化对于IGF的作用至关重要。 在这里我们将NeDD4-1识别为IRS-2泛素连接酶。NeDD4-1单泛素化IRS-2，促进其与泛素结合蛋白Epsin1的缔合。NeDD4-1可能通过促进Epsin1结合将IRS-2募集到膜上，并增强IGF-1受体诱导的IRS-2酪氨酸磷酸化。在甲状腺FRTL-5细胞中，环状AMP通路的激活增加了NeDD4-1与IRS-2的结合，从而增强了IRS-2介导的信号传导和IGF-1诱导的细胞增殖。 NeDD4-1和IRS-2关联对于前列腺癌PC-3细胞中IGF-1信号转导的最大化激活和细胞增殖也是必需的。NeDD4-1过表达通过体内IRS-2加速斑马鱼的胚胎生长。对Nedd4- null小鼠进行分析，显示NeDD4-1的丧失导致胰岛素样生长因子1（IGF-1）和胰岛素信号传导减少，胚胎发育延迟，生长和体重降低以及新生儿致死性。在小鼠胚胎成纤维细胞中，有丝分裂活性降低，并且通常存在于质膜上的IGF-1受体被错误定位。我们得出结论，NeDD4-1诱导的IRS-2单泛素化增强了IGF信号传导和促有丝分裂活性 。

五、NEDD4通过PTEN/PI3K/AKT信号通路促进肝癌细胞的生长和迁移

目前的数据表明，HCC中NEDD4的过表达与肿瘤发生和肿瘤进展过程相关，这可能导致预后不良和总生存率降低。来自HCC细胞系（与正常肝细胞相比）和HCC患者肿瘤标本（与邻近非肿瘤肝组织相比）的结果证实，NEDD4的过表达与肿瘤微环境相关。此外，NEDD4缺失会影响AKT的磷酸化，这支持了NEDD4是PTEN/PI3K/AKT信号通路的潜在致癌蛋白和促进因子的假设。此外，HCC细胞中NEDD4缺失可能使PTEN负向调节PI3K信号，发挥其抑癌蛋白的功能，从而抑制过度活跃的PTEN/PI3K/AKT通路级联。NEDD4转录已知受到PI3K通路的正调控，对PTEN降解和PI3K激活具有正反馈作用。因此，NEDD4缺失对HCC细胞PTEN/PI3K/AKT的影响可能是这个上游和反馈调节过程的结果 。

結论

E3连接酶NEDD4-1是NEDD4家族的创始成员，参与细胞增殖、细胞迁移、细胞分化和肿瘤发生。基于NEDD4-1的多种底物和双重作用，以最小副作用阻断NEDD4-1与特定底物相互作用的策略可能比直接靶向NEDD4-1活性的策略更适合治疗 。总的来说，虽然对NEDD4-1的研究仍处于初级阶段，但对NEDD4-1的认识有可能应用于转化研究，从而极大地影响人类健康。

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