顶刊发文！陈孝平院士团队发现肝祖细胞增殖的调控新机制

肝祖细胞(HPCs)具有巨大的肝再生潜力，但其增殖能力的局限性阻碍了其广泛应用。有证据表明层粘连蛋白对HPC的增殖是必需的，但起主导作用的层粘连蛋白亚型和介导HPC增殖调控的关键细胞内下游靶点尚未确定。

2022年8月31日，华中科技大学陈孝平及项帅共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy （IF=38）在线发表题为“p53 positively regulates the proliferation of hepatic progenitor cells promoted by laminin-521”的研究论文，该研究表明p53可以正调控层粘连蛋白521促进的肝祖细胞增殖。该研究发现p53的表达逐渐增加，并在8天左右达到最高水平，当层粘连蛋白α4，α5，β2，β1和γ1亚基水平也在HPC激活和扩张期间达到最高水平。层粘连蛋白-521 (LN-521)对HPCs增殖的促进作用强于层粘连蛋白、基质或其他层粘连蛋白异构体。

PFT-α或Ad-p53V143A的p53失活抑制LN-521对细胞增殖的促进作用。进一步补充MRI和生物发光成像分析显示p53失活可降低移植HPCs在体内的增殖。p53通过整合素α6β1/ FAK-Src-Paxillin/Akt轴被LN-521激活。激活的p53通过诱导p27Kip1参与CDK4核转位和Rb失活。综上所述，本研究确定了LN-521是一个理想的HPC培养的候选底物，并揭示了p53在调节HPC增殖方面意想不到的积极作用，这使其成为基于HPC的再生医学的潜在靶点。

肝祖细胞在治疗终末期肝病的治疗中具有巨大的潜力。然而，在它能有效地应用于临床实践之前，仍有许多障碍需要克服。一个主要的挑战是HPCs的大规模扩张，它通常是静止的，在正常成人肝脏中很少检测到，而只有在肝细胞增殖严重受损的情况下才会增殖。因此，研究高效调控HPC增殖的分子机制至关重要。层粘连蛋白是肝脏主要的细胞外基质(ECM)蛋白之一，在肝脏发育过程中与HPCs的增殖分化密切相关。在CCl4或CDE诱导的慢性肝损伤中，在体内HPC激活之前，致密层粘连蛋白沉积出现。

体外研究进一步表明层粘连蛋白可以以未分化的形式支持HPCs的增殖。然而，其他研究发现层粘连蛋白诱导培养的HPCs分化为胆管细胞。这种差异可能是由不同的α、β和γ链组合形成的层粘连蛋白亚型之间的差异造成的。在此前提下，作者研究了2AAF/PH诱导HPC活化和增殖过程中层粘连蛋白亚基的变化。此外，还评估了不同层粘连蛋白亚型对HPC增殖的影响，并与其他主要ECM蛋白进行了比较，发现LN-521在体外对HPC增殖的促进作用最大。

众所周知的肿瘤抑制因子p53传统上被认为可以诱导细胞周期阻滞和凋亡。然而，最近的研究发现p53对细胞生存和增殖有贡献。在增殖的肝细胞中，p53已被证明能激活维持肝细胞增殖的下游信号。在小鼠胚胎干细胞的细胞质中发现了高水平的p53蛋白，它有助于维持自我更新和诱导增殖。有趣的是，作者还发现，在2-AAF和三分之二的肝脏部分切除术后，大鼠的肝脏p53蛋白水平也很高。在这一过程中，HPC广泛扩张以补偿肝脏质量的损失，这可能是p53作为启动HPC增殖的正调控因子的原因。此外，p53的上调伴随着层粘连蛋白α5、β2和 γ1的上调，因此作者推测p53可能通过与LN-521相互作用促进HPC的增殖。p53是否以及如何与LN-521相互作用诱导HPC增殖还有待进一步研究。

p53的蛋白质水平由转录调节和翻译后修饰决定，后者受 PI3K/Akt 介导的泛素蛋白酶体途径的密切调节。有报道称，小鼠胚胎成纤维细胞DNA损伤诱导的p53积累可以通过抑制PI3K来阻止。相反，MCF-7乳腺癌细胞中构成型活性Akt的表达降低了细胞中p53的水平。MEK/ERK信号也能控制p53水平。例如，造血生长因子通过上调p53蛋白水平诱导的神经突生长需要MEK/ ERK的激活。然而，研究表明，通过U0126或PD98059抑制MEK/ERK通路（而不是PI3K信号）可以阻止转化生长因子诱导的肝细胞p53降解。PI3K/Akt或MEK/ERK对p53的影响的相互矛盾数据可能归因于刺激因素和细胞类型的差异。虽然在HPCs增殖过程中p53蛋白水平上调的机制尚不清楚，但作者提供了Akt依赖和ERK独立的信号通路参与LN-521诱导的HPCs增殖过程中p53积累的证据。

p53失活抑制LN-521促进HPC增殖（图源自Signal Transduction and Targeted Therapy ）

p21Cip1和p27Kip1蛋白可以选择性结合并抑制细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)复合物的活性，是p53下游最具特征的细胞增殖调节剂。然而，p21Cip1和p27Kip1可以在具有活性的周期蛋白-CDK的复合物中发现，这一事实挑战了这一广泛流行的观点，越来越多的证据表明，除了它们作为CDK抑制剂的作用外，p21Cip1和p27Kip1可能作为这些激酶的激活剂。

在增殖的肝细胞中，p21Cip1蛋白的表达在EGF刺激下增加，进一步表明这种p21Cip1的特异性上调可诱导CDK2磷酸化和核积累。此外，丝裂原刺激的cyclin D1-CDK4复合物的组装和核定位被p21Cip1或p27Kip1缺陷干扰。相反，p21Cip1或p27Kip1的再次引入逆转了对cyclin D-CDK全酶活性的抑制作用，导致活性D-cyclin/CDKs的核水平升高，磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白(Rb)，从而促进细胞周期进展和S期进入。然而，这两种细胞周期蛋白依赖的激酶抑制剂(CDKIs)参与LN-521诱导的HPC增殖，以及它们在调控细胞周期蛋白-CDK复合物活性方面的作用尚未被研究。

在本研究中，作者发现LN-521是最有效的HPCs增殖培养基。此外，p53的激活被发现对LN-521刺激的HPC增殖至关重要。激活p53促进CDK4激酶活性，Rb磷酸化依赖于p27Kip1的诱导。LN-521通过整合素α6β1/FAK-Src-Paxillin/Akt轴诱导p53激活。总之，该研究结果首次揭示了p53在LN-521促进HPCs增殖中的积极作用。

https://www.nature.com/articles/s41392-022-01107-7