MAPK/ERK信号通路罕见变异的功能表征：揭示长寿家族遗传奥秘的关键突破

为解析人类长寿的遗传机制，荷兰莱顿长寿研究团队通过全基因组测序筛选出MAPK/ERK信号通路罕见变异（如NF1 Phe1112Leu和RAF1 Asp633Tyr），利用CRISPR/Cas9构建小鼠胚胎干细胞（mESCs）模型，发现变异通过抑制ERK1/2磷酸化（Thr202/Tyr204）和mTORC1信号（S6K Thr389）调控增殖与复制应激抵抗，为衰老干预提供新靶点。研究发表于《GeroScience》，为遗传变异功能研究建立标准化流程。

　　

人类对长寿的追求自古有之，但为何有些人能活到百岁高龄且保持健康？科学家发现，长寿具有家族聚集性，暗示遗传因素的关键作用。然而，全基因组关联研究（GWAS）仅鉴定出少数常见变异（如APOE和FOXO3），提示罕见变异可能才是解开长寿之谜的钥匙。MAPK/ERK信号通路作为进化保守的寿命调控通路，在酵母、线虫和果蝇中已被证实其抑制可延长寿命，但人类相关研究仍属空白。

为填补这一空白，马克斯·普朗克衰老生物学研究所联合莱顿大学医学中心的研究团队，对荷兰莱顿长寿研究（LLS）队列中183名长寿家族成员进行全基因组测序。通过五步筛选策略（包括CADD评分>20、人群频率<0.01%、家族共分离验证），锁定10个MAPK/ERK通路罕见错义变异，其中NF1（Phe1112Leu）和RAF1（Asp633Tyr）因位于通路核心节点被选为研究对象。研究团队创新性地采用小鼠胚胎干细胞（mESCs）模型，结合CRISPR/Cas9基因编辑、磷酸化蛋白质印迹（Western blot）、定量蛋白质组学和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）等技术，系统解析变异的功能效应。

MAPK/ERK信号通路活性分析
通过检测MEK1/2（Ser217/221）和ERK1/2（Thr202/Tyr204）磷酸化水平，发现NF1 Phe1112Leu和RAF1 Asp633Tyr变异均显著降低通路活性。有趣的是，NF1变异导致AKT（Ser473）磷酸化升高，而RAF1变异则抑制AKT（Thr308）和mTORC1信号（S6K Thr389），提示二者通过不同机制调控下游网络。

蛋白质组学全景图谱
TMT标记定量蛋白质组学检测到7726种蛋白质。NF1变异细胞中核糖体蛋白和MYC靶标显著上调，而RAF1变异细胞则呈现mTORC1相关蛋白下调。值得注意的是，RAF1变异导致自身蛋白表达降低，而NF1蛋白水平不变，印证了NF1变异可能通过增强功能（gain-of-function）、RAF1变异通过功能缺失（loss-of-function）发挥作用。

长寿相关转录调控
Foxo3表达在两种变异细胞中均显著上调，这与既往研究中FOXO3激活延长寿命的结论一致。但ETS转录因子家族成员呈现分化调控：NF1变异上调Ets2而RAF1变异上调Ets1，同时二者均激活转录抑制因子Etv6，揭示通路下游存在复杂转录重编程。

表型验证
NF1变异细胞增殖加速，而RAF1变异细胞增殖减缓且对羟基脲（HU）诱导的复制应激抵抗增强。机制上，RAF1变异细胞表现出更强的DNA损伤应答（DDR），包括CHK1（Ser345）和γH2AX（Ser139）磷酸化水平升高，这与其长寿相关的应激抵抗特征相符。

这项研究首次在人类长寿家族中发现MAPK/ERK通路罕见变异的功能证据，建立了一套从遗传筛选到机制解析的标准化研究流程。NF1和RAF1变异虽均抑制ERK活性，但通过不同机制影响mTOR信号和细胞命运决策：NF1变异可能通过增强负调控功能促进增殖，而RAF1变异则通过减弱正向信号提高应激适应力。该成果不仅为理解长寿的分子基础提供新视角，更提示mESCs可作为遗传变异功能研究的理想平台。未来需要在人源细胞和模式生物中验证这些发现的普适性，并探索变异携带者的组织特异性效应，为开发靶向衰老干预策略奠定基础。