Cell Death & Differ：杨晓明等揭示GPS2通过稳定HOIP来增强内皮细胞存活，从而调控胚胎血管生成

抑制内皮细胞死亡对于正常的血管生成至关重要。线性泛素链组装复合物（LUBAC）的催化亚基——E3泛素连接酶HOIP，在胚胎发生过程中对内皮细胞的存活尤为重要。HOIP的稳定性对LUBAC功能至关重要。然而，调控HOIP稳定性的机制在很大程度上尚不清楚。

2026年1月8日，北京工业大学/和国家蛋白质科学中心杨晓明和国家蛋白质科学中心Rong-Hua Yin共同通讯在 Cell Death & Differentiation 在线发表题为“GPS2 regulates embryonic angiogenesis by enhancing endothelial cell survival through stabilizing HOIP”的研究论文。该研究揭示了G蛋白通路抑制因子2（GPS2）通过调控HOIP稳定性，在调节内皮细胞存活和胚胎血管化中的新作用。内皮细胞特异性敲除GPS2的小鼠（Gps2ECKO）在胚胎期第16.5天（E16.5）因血管化缺陷而胚胎致死。内皮细胞中GPS2的缺失导致肿瘤坏死因子受体1（TNFR1）介导的细胞死亡异常。

在Gps2ECKO小鼠中敲除TNFR1可恢复正常的血管化并挽救胚胎致死表型。在分子水平上，GPS2与HOIP的NZF结构域结合，并抑制HOIP蛋白第579、737和988位赖氨酸残基发生K48连接的多聚泛素化。GPS2阻止HOIP被蛋白酶体降解，从而维持LUBAC的稳定性和活性。内皮细胞中GPS2的缺失导致HOIP降解和LUBAC失稳，进而减弱肿瘤坏死因子-α（TNF-α）诱导的核因子-κB（NF-κB）活化，加剧细胞死亡诱导复合体II的形成，最终增加内皮细胞死亡。总之，作者的数据表明，GPS2通过稳定HOIP来抑制TNFR1介导的内皮细胞死亡，从而在胚胎发生过程中维持血管完整性。

血管内皮细胞构成血管的内层，在血管系统发育和维持血管稳态中发挥关键作用。在胚胎阶段，内皮细胞由内皮前体细胞（也称为成血管细胞）分化而来，随后通过血管发生启动并引导原始血管的形成。此后，新生血管从已有的血管网络通过血管生成过程形成。血管向所有组织输送必需分子和血液，这对机体每个细胞的健康至关重要。除参与血管化外，内皮细胞对维持血液流体状态、调节血流、血管通透性及免疫细胞运输也至关重要。此外，内皮细胞分泌血管分泌信号以调控组织稳态和全身代谢。内皮细胞持续暴露于环境因素（如炎症因子和剪切应力）中，这使其易于受损。内皮细胞功能障碍与多种疾病相关，包括心血管疾病、代谢紊乱、炎症性疾病和癌症。特别是在血管生成过程中，内皮细胞对细胞死亡信号高度敏感。防止内皮细胞死亡、保障其存活对正常血管生成至关重要。然而，其潜在的调控机制尚未完全阐明。更好地理解内皮细胞抵御环境因素压力的调控机制，可能有助于开发针对人类疾病的新治疗策略。

HOIL-1互作蛋白（HOIP，亦称RNF31）是已知唯一能生成线性泛素链的E3泛素连接酶，为胚胎发生期间内皮细胞存活所必需。HOIP处于自抑制状态，自身无活性。为充分发挥E3连接酶功能，HOIP与HOIL-1及SHARPIN组装成线性泛素链组装复合物以解除抑制状态。LUBAC通过调控肿瘤坏死因子-α受体1信号通路促进细胞存活。当TNF-α结合TNFR1后，通过募集TNFR相关死亡结构域蛋白、受体相互作用蛋白1、TNFR相关因子2及细胞凋亡抑制蛋白1/2，组装形成TNFR1信号复合体（亦称复合物I）。TRAF2与cIAP1/2介导的TNF-RSC组分K63连接泛素化导致LUBAC被募集至复合体。LUBAC进而介导NF-κB必需调节因子、RIP1及复合体内其他组分的线性泛素化，从而增强TNF-RSC稳定性，并导致NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶信号通路的激活。

LUBAC缺失会 destabilize TNF-RSC并抑制NF-κB信号激活，导致复合物II组装，从而通过细胞凋亡或坏死性凋亡触发细胞死亡。小鼠HOIP基因缺失会导致胚胎在第10.5天至第11.5天死亡，原因是TNFR1介导的内皮细胞死亡异常。HOIP在其他细胞（如肝细胞、表皮角质形成细胞和树突状细胞）中的缺失也会使这些细胞对死亡信号更敏感。因此，HOIP的表达与激活应受到严格调控。特别是，在一例多器官自身炎症患者中发现的致病性突变——HOIP L72P纯合错义突变——会去稳定化HOIP蛋白，进而影响整个LUBAC复合体的稳定性，这凸显了HOIP稳定性对LUBAC功能的关键作用。然而，调控HOIP稳定性的分子机制在很大程度上仍不清楚。

TNFR1基因缺失可恢复Gps2ECKO小鼠的正常血管化并挽救胚胎致死性（图片源自Cell Death & Differentiation ）

G蛋白通路抑制因子2是一种多功能蛋白，广泛表达于多种哺乳动物细胞类型和组织中。在许多情况下，GPS2作为表观基因组调控因子发挥作用。它是核受体共抑制因子/视黄酸及甲状腺激素受体沉默介导因子转录共抑制复合体的核心亚基。此外，GPS2能增强组蛋白乙酰转移酶p300的活性，并在染色质水平稳定组蛋白去甲基化酶KDM4A。近期研究表明，GPS2在调控蛋白质泛素化中起关键作用。GPS2结合并抑制E2结合酶UBC13的活性，从而阻止TRAF2、TRAF6、RIP1、KDM4A和AKT等多种蛋白质的泛素化。此外，GPS2还促进表皮生长因子受体和缺氧诱导因子1α经由其E3泛素连接酶介导的泛素化。基于这些机制，GPS2对调控炎症、脂质代谢、B细胞与红细胞发育以及肿瘤发生至关重要。GPS2敲除小鼠在约第10.5天胚胎期死亡，但其确切原因尚不明确。

本研究发现，利用Tie2启动子驱动的Cre酶特异性敲除内皮细胞中的GPS2会导致血管化缺陷，进而引起胚胎致死。机制研究表明，GPS2通过结合HOIP并阻止其泛素化及蛋白酶体降解，从而增强HOIP蛋白稳定性，维持LUBAC活性并抑制TNFR1介导的内皮细胞死亡。相反，内皮细胞中GPS2缺失会加剧TNFR1依赖性细胞死亡，导致血管化紊乱和胚胎致死。删除TNFR1可恢复血管化正常，并挽救内皮细胞特异性GPS2缺失小鼠的胚胎致死表型。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41418-025-01655-9