Cell | 不同FGFR异构体对血管生成的作用不同

引言

生长因子和细胞因子通过结合其受体的细胞外结构域，并驱动受体细胞内酪氨酸激酶结构域的结合，从而启动下游信号级联。成纤维细胞生长因子(Fibroblast growth factor  FGF)受体(FGFR) 是一种酪氨酸激酶，在胚胎发育和癌症中起着关键作用。该通路复杂且受到严格调控.受体由外显子 8 与外显子 9 的选择性剪接产生两种异构体，剪接产生受体异构体 IIIb 和 IIIc。受体异构体对各种 FGF 配体具有不同的亲和力，但这种复杂性介导正确组织分化的机制尚不完全清楚。FGFR 的 b 亚型主要在上皮组织中表达，而 c 亚型则在间充质组织中富集。此外，在许多实体癌中都观察到了 c 亚型的扩增和富集。但是不同FGFR异构体的具体作用尚不清楚。

近日，华盛顿大学的David Baker团队在Cell上发表了文章Modulation of FGF pathway signaling and vascular differentiation using designed oligomeric assemblies。本研究展示了设计的FGFR激动剂在调控血管分化中的有效性，揭示了不同FGFR异构体在内皮细胞和血管周细胞命运决定中的关键作用。

作者设计了具有多种价态（C4、C5、C6、C7和C8）的环状寡聚物。这些寡聚物是通过重复的螺旋结构模块构建的，每个模块包含四个相同的重复单元。利用计算方法对这些寡聚物进行对接，以评估它们在形成环状寡聚物时的结构和能量稳定性。作者选择了高溶解性和单一寡聚状态的设计进行进一步研究。

为了使这些寡聚物能特异性结合FGFR，研究团队在寡聚物的端部融合了一个针对FGFR c-异构体的设计的小结合模块（minibinder），这个minibinder通过短的甘氨酸-丝氨酸连接子连接到环状寡聚物的N或C端。通过在稳定表达hFGFR1c的仓鼠卵巢细胞（CHO-R1c）中测试这些融合蛋白，研究了它们在10nM浓度下对FGFR1和ERK1/2磷酸化的影响。使用Western blot和磷酸化流式细胞术评估这些设计的寡聚物在不同浓度下的信号传导效率。在稳定表达hFGFR1c或hFGFR1b的L6鼠肌母细胞中，研究这些设计的寡聚物对不同FGFR异构体的特异性激活效果。作者发现特定的寡聚物能特异性激活FGFR c-异构体或b-异构体，从而控制细胞的命运选择，尤其是在血管内皮细胞和血管周细胞的分化过程中。

作者使用诱导多能干细胞（iPSCs）生成血管类器官。这些类器官包含内皮细胞和血管周细胞，并且能够形成类似于毛细血管的网络结构。在生成过程中，将FGF2替换为设计的寡聚物C6-79C_mb7，从而特异性激活FGFR c-异构体，模拟自然条件下血管分化的早期阶段。实验在分化介质中分别使用了FGF2、C6-79C_mb7、C2-58-2X_mb7和mb7来观察这些寡聚物对内皮细胞和血管周细胞分化的影响。在不同时间点（0天、5天、14天和28天）收集样本，进行单细胞RNA测序分析。并将生成的血管类器官移植到免疫缺陷小鼠的肾囊下，观察其在体内的发育情况。免疫组织化学分析显示，人类血管网络成功在小鼠体内形成，并与小鼠的血管细胞连接。结果表明，FGFR c-异构体的激活有助于动脉内皮细胞的形成，而b-异构体的激活则偏向于血管周细胞的生成。

（Credit:Cell）

本文展示了设计的FGFR激动剂在调控血管分化中的有效性，揭示了不同FGFR异构体在内皮细胞和血管周细胞命运决定中的关键作用。这些结果不仅拓展了对血管发育机制的理解，还为未来在血管再生和治疗中的应用提供了新的可能性。

参考文献

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