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周星全责编

刘云婧结节性硬化症（TSC），是一种常染色体显性遗传的神经皮肤综合征，通常是由于Tsc1和Tsc2基因突变所致。患者常表现为多种器官的错构瘤和良性肿瘤，其中因肾脏病变（肾血管平滑肌脂肪瘤、肾囊肿）而死亡的人数约占27.5%。目前已有多项研究表明，多囊肾基因（PKD）与Tsc存在相关性。首先，TSC患者通常会表现出不同程度的肾囊肿；其次，Tsc编码的蛋白是调节mTOR通路的关键因子，mTOR通路在PKD患者以及小鼠模型中也会异常的激活，并且PKD1的蛋白产物能够抑制mTORC1介导的信号通路。同时，Tsc1条件敲除的小鼠会出现肾囊肿的表型[1]。但目前对于TSC所导致的肾囊肿暂无明确的机制解释。年6月，来自法国内克尔儿童疾病研究所的MarioPende在NatureCommunications发表了题为“mTORandS6K1drivepolycystickidneybythecontrolofAfadin-dependentorientedcelldivision”的工作。他们发现Tsc的缺失可以异常激活mTOR通路，S6K1作为mTORC1下游影响了细胞的定向分裂（OCD）从而导致肾囊肿的形成。最早已有人在果蝇中证明了TOR和S6激酶（S6K）对于Tsc突变导致过度生长具有重要作用。Tsc突变会选择性的激活mTORC1,并且S6K是在这一过程中唯一上调的激酶。这些结论都提示了S6K在TSC病变中的重要作用。为探究TSC患者肾囊肿形成的机制，作者利用肾小管特异性敲除Tsc1的小鼠（Tsc1fl/fl）作为研究模型。Tsc1的缺失的确会造成肾脏的过度生长以及囊肿的形成，并且发现肾脏功能的损伤随着S6K1的缺失得到改善，但BrdU以及组蛋白H3的染色显示增加的细胞增殖速率并未受到S6K1缺失的影响。表明肾脏细胞增殖与囊肿的形成之间存在两种由mTORC1调控的不同的通路(图1)。

图1Tsc敲除对于肾脏病变的影响

有研究表明，细胞分裂方向的控制与多囊肾的形成具有因果关系。因此作者猜想，Tsc1的缺失是否通过依赖于S6K1的方式影响了细胞的分裂方向从而导致了肾囊肿。他们利用磷酸化的组蛋白H3、AQP2分别标记了处于分裂期的细胞和集合管、远端小管，从3D水平分析了细胞分裂方向与肾小管内腔轴的关系。Tsc1敲除会导致细胞随机方向的分裂，同时敲除S6K1之后能够将细胞分裂方向恢复到与小管轴平行的水平。这种分裂方向的失调发生在早期阶段，很可能是肾囊肿的形成原因（图2）。

图2有丝分裂期肾小管细胞的3D重建图像

他们进一步剖析了mTORC1/S6K1信号通路导致的细胞分裂方向失调的分子机制，通过两种互补的磷酸化多肽富集方式：固定化金属离子亲和层析（IMAC）和AGC激酶。联合GO分析，比较Tsc1缺失以及Tsc1/S6K1缺失的内髓集合管细胞（mIMCD3）磷酸化多肽的表达差异，从而筛选到S6K1的直接底物Afadin。并且通过突变其磷酸化位点之后，验证其对细胞成球能力的影响。结果表明，Afadin的异常磷酸化会导致黏附系统的异常，从而使得细胞分裂方向失调（图3）。

图3AGC激酶、IMAC联合确定Afadin

综上，Tsc1的缺失会导致细胞增殖以及定向细胞分裂的异常，最终导致肾囊肿的形成。该研究证明了S6K1作为mTORC1的直接底物，能够通过影响细胞分裂的方向而非细胞增殖，从而引发肾囊肿的表型。这一过程很可能是通过磷酸化Afadin实现的。在一些临床实验中，雷帕霉素可以抑制TSC病人血管平滑肌脂肪瘤的生长，但对于ADPKD的治疗效果并不理想。普遍认为是由于实验剂量不足以完全抑制mTORC1的活性，但过高剂量会对肾脏造成损伤。因此S6K1在肾囊肿形成过程中作用机制的确定，有助于开发针对肾囊肿的新的治疗靶点。

参考文献：

[1]Shao,X.,Somlo,S.Igarashi,P.Epithelial-specificCre/loxre