MK2通过b-TrCP泛素连接酶促进Tfcp2l1降解调控小鼠胚胎干细胞自我更新

Tfcp2l1可维持小鼠胚胎干细胞(mESC)自我更新。然而，Tfcp2l1蛋白稳定性是如何调控的尚不清楚。在这里，作者证明了b-转导蛋白重复含蛋白(b-TrCP)以Tfcp2l1为靶点，以一种依赖于丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)激活蛋白激酶2 (MK2)的方式进行泛素化和降解。

具体来说，b-TrCP1和b-TrCP2通过典型的b- trcp结合motif DSGDNS识别并泛素化Tfcp2l1，其中的丝氨酸残基已被MK2磷酸化。丝氨酸到丙氨酸残基的点突变降低了b- trcp介导的泛素化，增强了Tfcp2l1促进mESC自我更新的能力，同时抑制了内胚层、中胚层和滋养外胚层的形成。

类似地，MK2 的抑制降低了 Tfcp2l1 与 b-TrCP1 的关联并增加了 Tfcp2l1 的自我更新促进作用，而 MK2 或 b-TrCP 基因的过表达降低了 Tfcp2l1 蛋白水平并诱导了 mESC 分化。总的来说，该研究揭示了Tfcp2l1的翻译后修饰，这将扩展人们对干细胞多能性调控网络的理解。

胚胎干细胞(ESCs)来源于囊胚的内部细胞群，具有无限的自我更新潜力，同时保持产生三胚层的能力。自1981年小鼠ESCs (mESCs)首次建立以来，在改善维持多能性的培养条件方面取得了重大进展。其中一项进展是使用含有白血病抑制因子(LIF)的含血清培养基，LIF主要通过刺激信号传感器和转录激活因子3 (Stat3)发挥作用。另一种方法是双重抑制糖原合成酶激酶3 (GSK3)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激酶(MEK)(也称为2i)。

值得注意的是，作者之前发现CP2家族转录因子Tfcp2l1是LIF/Stat3-和2i介导的自更新的常见靶点。Tfcp2l1转录本的上调能够再现LIF或2i组分中的任何一个的自我更新促进作用。更重要的是，与LIF/Stat3信号通路的其他靶点不同，只有Tfcp2l1的下调才能削弱LIF下游的自我更新能力。

Tfcp2l1转录水平在小鼠ESCs中较高，而在胚胎源性外胚层干细胞(EpiSCs)中较低; 因此，Tfcp2l1的过表达足以将EpiSCs重新编程为ESC状态。在人类ESCs中也有类似的结果，它们与小鼠ESCs有许多共同的特征。因此，Tfcp2l1在维持和诱导胚胎干细胞多能性方面发挥了重要作用。到目前为止，Tfcp2l1的许多效应体已经被鉴定出来。Tfcp2l1蛋白与MTA1相互作用，抑制多系细胞的出现，刺激Esrrb的表达，从而实现独立于lif的ESC自我更新。然而，在mesc中Tfcp2l1蛋白水平是如何被修饰的尚不清楚。

泛素-蛋白酶体系统(UPS)由三种不同类型的酶组成：E1泛素激活酶、E2泛素偶联酶和E3泛素连接酶。E3连接酶是UPS的关键组成部分，因为它们以共价将泛素分子附着在目标蛋白上，随后由26S蛋白酶体降解。Skp1-cullin-F-box蛋白(SCF)复合物是E3泛素连接酶中最大的家族，由Skp1、cullin1、Roc1和一个可变的F-box蛋白组成。

F-box 蛋白含有 b-转导蛋白重复序列的蛋白 (b-TrCP)，识别双重磷酸化的保守基序 DSGXXS，有两个不同的旁系同源物，b-TrCP1（也称为 F-box/WD 重复序列含有蛋白 1A [FBXW1] ) 和 b-TrCP2（也称为 FBXW11），两者具有相同的生物学特性。越来越多的b-TrCP泛素底物，包括EMI-1， Klf4 (Kim et al.， 2012)， Cdc25A和b-catenin，已经被鉴定出来。这些基质支配着不同的细胞过程，如细胞周期进程、细胞分化和发育。

在本研究中，作者揭示了一个关键的分子机制，可以很好地调节msc中Tfcp2l1蛋白的稳定性。Tfcp2l1蛋白通过DSGDNS motif被b-TrCP靶向降解，其中丝氨酸残基被mapk激活的蛋白激酶2 (Mapkapk2或MK2)磷酸化。这两个丝氨酸残基的原位突变将延长Tfcp2l1蛋白的半衰期，使mesc耐分化。同时，抑制MK2可以阻断Tfcp2l1与b-TrCP的相互作用，进一步微调Tfcp2l1的自我更新促进作用。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Yan Zhang et al. MK2 promotes Tfcp2l1 degradation via b-TrCP ubiquitin ligase to regulaten mouse embryonic stem cell self-renewal. Cell Rep 2021 Nov 2;37(5)：109949. doi： 10.1016/j.celrep.2021.109949.