目标:在活体小鼠肝脏中“关掉”YAP信号通路
研究者观察到高粘弹性环境激活了YAP,他们想证明:如果把YAP通路阻断了,肿瘤是不是就不会长了?
为了实现这个目标,他们面临两个挑战:
递送挑战(Delivery): 如何把阻断工具高效地送进肝脏细胞里?
工具挑战(Tool): YAP是一个没有DNA结合域的转录共激活因子,很难直接设计药物去“粘住”它,如何特异性地让它失效?
他们采用了“HDI注射dn-TEAD2”这个组合拳来解决。
第一部分:递送系统——尾静脉高压注射 (Hydrodynamic Injection, HDI)
这是一种在小鼠研究中非常经典且高效的、专门针对肝脏的基因递送技术。
- 操作方法:
研究人员会将含有目的质粒DNA(比如编码dn-TEAD2的质粒)的大量生理盐水溶液,在极短的时间内(通常是5-7秒),快速推注到小鼠的尾静脉中。
“大量”指的是注射体积大约相当于小鼠体重的8%-10%(例如,一只20克的小鼠要注射约1.6 - 2毫升液体)。这对小鼠来说是一个巨大的体积。 - 原理(流体力学):
你可以把小鼠的血液循环系统想象成一套管道网络。
尾静脉直通心脏。当如此大量的液体在几秒钟内涌入时,小鼠的心脏根本来不及把它们泵走。
这导致血液在静脉系统中倒流,产生巨大的流体静水压(Hydrodynamic pressure)。
这个压力波迅速传导到血流丰富的肝脏。
肝脏内的毛细血管(称为肝窦)内皮细胞在高压下被迫“撑开”,细胞膜上出现了暂时的孔洞。
含有质粒DNA的溶液就像洪水冲破堤坝一样,通过这些孔洞直接被压入了肝实质细胞内。
几秒钟后,随着压力消退,细胞膜上的孔洞闭合,DNA就被成功地“锁”在了肝细胞里,并开始表达相应的蛋白质。
HDI的优点: 不需要使用病毒载体,就能在活体内实现极高的肝脏转染效率。
第二部分:分子工具——显性负性TEAD2 (Dominant-Negative TEAD2, dn-TEAD2)
解决了递送问题,接下来要解决如何阻断YAP。这需要理解YAP的工作机制。
- 正常YAP的工作机制(“锁与钥”):
YAP (Yes-associated protein) 就像一把“钥匙”,它本身不能结合DNA来启动基因转录。
TEAD (TEA domain family member) 就像一把插在DNA特定位置上的“锁”。它能结合DNA,但自己转不动,无法开启基因转录。
正常情况: 当YAP进入细胞核,它会找到并结合TEAD(钥匙插进锁孔),两者形成复合物。这个复合物招募转录机器,启动促癌基因的表达。 - 什么是“显性负性”(Dominant-Negative)?
这是一个遗传学术语。指的是一种突变的蛋白质,它不仅自己失去了正常功能,而且当它在细胞内大量存在时,还会通过竞争性抑制,把正常蛋白质的功能也给废掉,从而在表型上占据主导地位(显性)。 - dn-TEAD2的设计原理(“占着茅坑不拉屎”):
研究者通过基因工程改造了TEAD2蛋白,制造了dn-TEAD2。
保留的能力: 它依然保留了结合DNA特定序列的能力(它还能插在DNA上)。
丧失的能力: 关键在于,科学家切掉或突变了它与YAP结合的结构域。它再也无法与YAP结合了。 - dn-TEAD2如何阻断YAP:
当通过HDI注射,肝细胞内产生大量的dn-TEAD2时,会发生激烈的竞争:
大量的dn-TEAD2抢先占据了DNA上原本属于正常TEAD的位置。
当内源性的YAP进入细胞核想要干坏事时,它发现所有的TEAD位点都被dn-TEAD2给占满了。
因为dn-TEAD2无法结合YAP,YAP就成了“孤魂野鬼”,无法形成有功能的转录复合物。
结果: 尽管YAP核内水平很高,但下游的促癌基因无法被转录激活,整条通路被掐断。
来源:

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