Nucleic Acids Res丨李国民团队发现MLH1–YAP信号轴调控睾丸发育

DNA错配修复（DNA mismatch repair，MMR）是维持基因组稳定的重要机制。MLH1作为MutL家族的核心成员，不仅参与错配修复，还在减数分裂、肿瘤免疫等过程中发挥重要作用。已有研究表明，Mlh1 缺失雄性小鼠表现出不育及显著的睾丸变小，但除减数分裂缺陷之外， MLH1是否直接参与睾丸器官发育，其分子基础长期以来并不清楚【 1,2】。

近日，首都医学科学创新中心（Chinese Institutes for Medical Research，CIMR）李国民教授团队在Nucleic Acids Research发表题为 Mismatch repair protein MLH1 controls testis development by regulating the Hippo-YAP signaling pathway 的研究论文。该研究揭示，MLH1能够通过直接调控Hippo通路效应分子YAP的磷酸化、蛋白稳定性、核转位及转录活性，参与睾丸发育；这一作用独立于MLH1经典的DNA错配修复功能。

MLH1缺失伴随Hippo-YAP信号异常

研究团队首先对不同发育阶段的 Mlh1 缺失小鼠进行了分析。结果显示，Mlh1−/−小鼠在出生后早期即可观察到明显的睾丸发育不良，并伴随细胞增殖减少和凋亡增强。进一步检测发现，Mlh1 缺失睾丸中YAP磷酸化水平明显升高，提示YAP失活，而YAP正是调控器官大小的重要效应分子【 3-7】。

MLH1通过直接结合调节YAP的磷酸化与稳定性

为解析其中的分子机制，研究团队进一步检测MLH1与Hippo-YAP通路成员之间的关系。

Co-IP、GST pull-down及PLA等实验表明，MLH1能够与YAP发生直接相互作用。MLH1的C端区域与YAP的WW结构域结合。在重组蛋白构建的体外激酶体系中，MutLα的加入同样能够降低LATS1介导的YAP磷酸化。YAP磷酸化状态还直接影响其蛋白稳定性【 8】。研究显示，MLH1缺失显著缩短YAP蛋白半衰期，而MLH1表达可降低YAP多聚泛素化水平。进一步的结构域实验表明，只有能够与YAP结合的全长MLH1和MLH1 C端片段具有抑制YAP泛素化的能力。由此说明，MLH1–YAP相互作用能够限制YAP磷酸化及后续泛素化降解，从而维持YAP蛋白稳定。

MLH1进一步控制YAP核转位和转录输出

除调节蛋白稳定性外，MLH1还影响YAP的亚细胞定位。MLH1缺失细胞中，YAP更多滞留于细胞质，而重新表达MLH1可以恢复YAP的核定位。MLH1自身的核定位序列（NLS）对于这一过程十分重要：NLS突变后的MLH1仍保留YAP结合和抑制YAP磷酸化的能力，但促进YAP核转位的能力明显受损。

进入细胞核后，YAP通过TEAD家族转录因子调控下游基因。研究发现，MLH1缺失导致多种YAP靶基因表达降低，而恢复MLH1表达能够逆转这一变化。值得注意的是，MMR功能缺陷的MLH1-E34A突变体同样能够恢复YAP靶基因表达，说明MLH1调控YAP转录功能并不依赖其经典MMR活性。

药理学抑制Hippo通路可部分改善Mlh1缺失小鼠的睾丸发育缺陷

为进一步验证YAP失活是否参与 Mlh1 缺失小鼠的睾丸发育异常，研究团队使用MST1/2抑制剂XMU-MP-1对 Mlh1−/− 和WT小鼠进行处理。结果显示，XMU-MP-1能够显著降低 Mlh1−/− 睾丸中的YAP磷酸化水平，并部分恢复其睾丸大小，但处理后的 Mlh1−/− 小鼠睾丸仍小于WT。研究认为，这种不完全恢复可能有两方面原因：一方面，在缺少MLH1的情况下，YAP核定位及其转录共激活功能仍然受损，仅降低YAP磷酸化不足以完全恢复YAP功能；另一方面，Mlh1 缺失还会导致生殖细胞自身的减数分裂缺陷，并进一步影响睾丸细胞数量。因此，这些结果表明，药理学抑制Hippo通路能够部分恢复YAP功能并改善 Mlh1 缺失导致的睾丸生长缺陷，进一步支持YAP失调是该发育表型的重要原因之一。

总 结

基于上述结果，该研究提出了一个新的 MLH1–YAP调控模型：MLH1一方面通过与YAP直接结合，限制LATS1介导的YAP磷酸化和后续蛋白降解；另一方面依赖自身NLS促进YAP核转位，并在细胞核内促进YAP–TEAD复合物形成和下游基因转录。MLH1缺失则打破这一调控网络，最终导致YAP活性下降及睾丸发育异常。

该研究揭示了MLH1在经典DNA错配修复之外的一项新的生物学功能，将DNA修复蛋白、Hippo-YAP信号与器官发育联系起来，也为理解MLH1缺失导致的复杂生殖表型提供了新的机制解释。

原文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkag883

制版人：十一

参考文献

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2.Edelmann, W., Cohen, P.E., Kane, M., Lau, K., Morrow, B., Bennett, S., Umar, A., Kunkel, T., Cattoretti, G., Chaganti, R. et al. (1996) Meiotic pachytene arrest in MLH1-deficient mice. Cell, 85, 1125-1134.

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8.Zhao, B., Li, L., Tumaneng, K., Wang, C.Y. and Guan, K.L. (2010) A coordinated phosphorylation by Lats and CK1 regulates YAP stability through SCF(beta-TRCP). Genes Dev, 24, 72-85.

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（*排名不分先后）

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