《Molecules and Cells》：Tankyrase-1-mediated PARsylation directs TFEB partner switching to regulate selective Wnt target gene expression
编辑推荐：
本研究揭示了Wnt信号通路如何通过Tankyrase-1 (TNKS1)介导的PARsylation（多聚ADP-核糖基化）重编程转录因子EB (TFEB)的转录活性的新机制。研究人员发现Wnt3a激活促使TFEB与TCF-1/LEF-1特异性结合，同时减少TFEB同源二聚化，这一伴侣转换过程依赖于TNKS1对TFEB bHLH结构域中K237和K274位点的PARsylation修饰。该发现阐明了Wnt信号通路选择性调控靶基因表达的精细机制，为理解发育和肿瘤发生中转录网络的特异性调控提供了新视角。
在细胞信号转导的复杂网络中，Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）信号通路作为高度保守的调控通路，在胚胎发育和组织稳态维持中发挥核心作用。然而，这一经典通路仍存在关键科学问题：为何相同的Wnt信号输入能在不同生物学背景下产生特异性的转录输出？传统认为β-catenin与TCF/LEF（T cell factor/lymphocyte enhancer factor）转录因子复合物的形成是Wnt信号传导的终极环节，但越来越多的证据表明，存在更精细的调控机制决定着基因表达的特异性。
与此同时，转录因子EB（TFEB）作为自噬-溶酶体通路的主调控因子，其经典功能已被广泛认知。但有趣的是，首尔大学的研究团队前期发现TFEB还能被Wnt信号特异性激活，并诱导一类独特的Wnt靶基因表达，这暗示着TFEB可能扮演着超越自噬调控的双重角色。然而，连接Wnt信号激活与TFEB特异性转录 engagement 的分子桥梁始终未被揭示。
发表在《Molecules and Cells》上的这项研究，正是为了解决这一核心谜题。研究人员提出大胆假设：Wnt信号可能通过某种翻译后修饰，改变TFEB的相互作用伙伴，从而将其招募到特定的Wnt靶基因位点。为了验证这一设想，研究团队展开了一系列严谨的实验。
关键技术方法包括：利用免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation, Co-IP）和邻近连接实验（Proximity Ligation Assay, PLA）检测蛋白质相互作用；通过点突变和截短体构建鉴定关键功能结构域；采用PAR亲和树脂和免疫印迹分析PARsylation修饰；运用戊二醛交联实验观察蛋白质寡聚化状态；通过实时定量PCR（qPCR）评估基因表达变化。
TFEB–TCF-1/LEF-1相互作用由Wnt信号特异性诱导
研究人员首先发现，Wnt3a条件培养基（Wnt3a-CM）处理能显著增强TFEB与TCF-1或LEF-1之间的相互作用，这一现象在过表达和内源性水平均得到验证。通过PLA实验观察到，Wnt3a-CM处理后，细胞核内TFEB与TCF-1的邻近信号明显增强。值得注意的是，虽然饥饿条件和mTOR抑制剂Torin-1处理同样能诱导TFEB核转位，却无法促进TFEB与TCF-1/LEF-1的结合，表明核定位 alone 并不足以驱动这一特异性相互作用。
TFEB的bHLH和LZ结构域与TCF-1 C端区域结合
通过构建系列截短突变体，研究团队精确绘制了相互作用图谱。结果显示，TFEB的碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix, bHLH）和亮氨酸拉链（leucine zipper, LZ）结构域是结合TCF-1/LEF-1的必要条件，而TCF-1的C端区域（氨基酸269-384）则负责与TFEB对接。这一发现与MITF（microphthalmia-associated transcription factor）家族成员的作用模式相呼应，揭示了转录因子相互作用的保守机制。
Wnt信号降低TFEB–TFEB相互作用
有趣的是，当TFEB与TCF-1/LEF-1结合增强时，其同源二聚化水平却显著下降。通过Co-IP和PLA实验证实，Wnt3a-CM处理减少了TFEB自身的相互作用。戊二醛交联实验进一步显示，Wnt3a-CM处理后TFEB寡聚体（约180 kDa）比例降低，而氨基酸剥夺条件则相反地促进寡聚体形成。这种此消彼长的关系提示，bHLH-LZ结构域可能成为不同结合伙伴竞争的分子平台。
Tankyrase的PARP活性调控TFEB伴侣选择
机制探索发现，Tankyrase-1（TNKS1）的聚ADP-核糖聚合酶（PARP）活性是这一伴侣转换的关键开关。使用TNKS1/2 siRNA敲低或抑制剂XAV939处理，均能阻断Wnt3a诱导的TFEB–TCF-1相互作用，同时恢复TFEB同源二聚化水平。这表明Tankyrase介导的PARsylation可能是重编程TFEB结合偏好的分子基础。
Tankyrase在TFEB bHLH结构域的K237和K274位点进行PARsylation
通过PAR亲和树脂富集和位点定向突变技术，研究人员成功鉴定出TFEB bHLH结构域内的两个关键PARsylation位点：K237和K274。将这两个位点同时突变为丙氨酸（K237A/K274A）后，TNKS1介导的PARsylation修饰几乎完全消失。系统发生分析显示，这些位点在多个物种中高度保守，凸显其功能重要性。
TFEB的PARsylation对其与TCF-1/LEF-1相互作用及靶基因表达至关重要
功能验证实验表明，PARsylation缺陷型TFEB突变体（2KA）不仅失去与TCF-1/LEF-1结合的能力，也无法响应Wnt信号激活而诱导特异性靶基因（如NAV3、SLC13A3、GRIN2A）的表达。值得注意的是，该突变体对经典Wnt/β-catenin靶基因AXIN2以及自噬-溶酶体相关基因的表达均无影响，充分证明PARsylation的特异性调控作用。
研究结论与讨论部分指出，这项工作揭示了一种全新的PARsylation依赖性伴侣转换机制，阐明了Wnt信号如何通过TNKS1介导的翻译后修饰，将TFEB从同源二聚体重编程为TCF/LEF异源复合物，从而激活特异性转录程序。这一发现不仅拓展了我们对Wnt信号通路下游调控多样性的认识，也为理解TFEB在发育和疾病中超越自噬调控的功能提供了新视角。
特别值得注意的是，K237和K274位点恰好与先前报道的TFEB乙酰化位点重叠，提示不同修饰途径可能在此存在交叉对话。这种转录因子通过不同修饰实现功能特异化的模式，代表了细胞信号整合的精致策略。
从更广阔的视角看，该研究深化了Tankyrase酶的功能认知：不仅通过PARsylationAxin调控β-catenin稳定性，还能直接修饰下游转录辅因子，实现对Wnt信号输出的多层次控制。这种双重调控机制可能在干细胞维持、组织再生和肿瘤发生等需要精确信号控制的生理病理过程中发挥关键作用。
未来研究将聚焦于几个重要方向：其他MiT/TFE家族成员是否存在类似调控机制；何种上游信号决定TFEB成为Tankyrase的优先底物；PARsylation诱导的构象变化如何影响蛋白质相互作用界面。这些问题的解答将进一步丰富我们对转录网络可塑性的理解，为相关疾病治疗提供新的靶点思路。
