FGF-PLCγ1信号通过竞争性调控磷酸肌醇代谢抑制泪腺分支形态发生

本研究揭示了FGF信号通路中磷脂酶Cγ1（PLCy1）通过其双SH2结构域负向调控泪腺发育的新机制。研究人员发现PLCy1缺失会导致PI3K-AKT信号通路持续激活，引发泪腺异常分支和增生，这一表型可通过PTEN缺失加剧或AKT抑制缓解。该研究阐明了PLCy1与PI3K在磷酸肌醇代谢中的竞争关系，为器官形态发生调控提供了新见解，论文发表在《Cell Reports》。

　　

泪腺作为眼部重要的外分泌腺体，其树状分支结构的形成一直是发育生物学的研究热点。虽然已知成纤维细胞生长因子（FGF）信号在泪腺发育中起关键作用，但细胞内具体调控机制仍不明确。尤其令人困惑的是，作为FGF下游三大通路之一的磷脂酶Cγ（PLCy）信号，其功能存在长期争议——既有研究认为它通过激活PKC促进MAPK信号，也有证据显示它可能通过促进受体内化抑制信号传导。这种认知矛盾突显了在体内模型中系统解析PLCy功能的必要性。

为解答这一科学问题，哥伦比亚大学眼科系（Department of Ophthalmology, Columbia University）的研究团队以小鼠泪腺为模型展开研究。通过构建Fgfr2^Y769F点突变小鼠（破坏PLCy结合位点），发现其泪腺出现异常分支和增生。这一表型被PLCy1条件性敲除小鼠完美重现，且进一步实验证实PLCy1的两个SH2结构域（nSH2和cSH2）对其功能均不可或缺。令人意外的是，PLCy1缺失并未影响FGF-MAPK信号，而是导致PI3K通路持续激活——表现为磷脂酰肌醇三磷酸（PIP₃）水平升高和AKT磷酸化延长。当研究人员联合敲除Pten（PIP₃磷酸酶）时，泪腺分支异常加剧；而抑制AKT信号则能挽救PLCy1突变表型。这些发现揭示了PLCy1通过竞争性消耗PIP₂来限制PI3K-AKT信号的新机制，相关成果发表在《Cell Reports》。

研究主要采用以下关键技术：1）通过CRISPR-Cas9构建Fgfr2^Y769F、PLCy1^nSH2和PLCy1^cSH2基因修饰小鼠模型；2）利用Le-Cre驱动泪腺上皮特异性基因操作；3）建立泪腺上皮离体培养系统评估分支形态；4）通过脂质质谱定量分析不同磷酸肌醇（PIP₂/PIP₃）的动态变化；5）结合免疫荧光和Western blot检测信号通路激活状态。

PLCy1调控泪腺分支并维持正常组织约束
研究发现PLCy1缺失导致泪腺上皮Sox10表达区域异常扩展至茎部，伴随细胞增殖标志pHH3和Ki67显著增加。到出生后30天，突变体泪腺体积增大且腺泡细胞（Mist1⁺）过度增殖，显示PLCy1对生长抑制的关键作用。

nSH2和cSH2结构域对PLCy1磷酸化和功能均至关重要
通过构建SH2结构域关键残基突变（R586A和R694A），证实两个SH2结构域缺失均会阻断FGF诱导的PLCy1 Y783磷酸化，且导致胚胎致死，表明二者在发育中具有不可替代的功能。

PLCy1缺失不干扰FGF-MAPK信号
降低Fgfr2剂量或敲除Shp2（MAPK正调控因子）均不能挽救PLCy1突变表型，且pERK和下游转录因子Etv4/5表达未受影响，排除了MAPK通路的参与。

PLCy1失活导致FGF刺激后Akt磷酸化持续
脂质质谱显示PLCy1缺失细胞中PIP₃（C38:4物种）水平异常升高，免疫荧光观察到PIP₃呈点状聚集。体内实验证实突变体泪腺芽中pAKT和pmTOR信号增强。

PI3K通路激活导致泪腺异位分支
Pten缺失可模拟PLCy1突变表型，而联合缺失Pten和PLCy1导致分支进一步加剧。离体实验中PI3K抑制剂（LY294002和PX-866）能显著减少泪腺上皮分支，AKT1/2双敲除则可挽救PLCy1突变体的增殖表型。

这项研究首次在体内证实PLCy1通过"代谢分流"机制调控PI3K-AKT信号：FGF激活的PLCy1通过水解PIP₂，在局部膜微域（如脂筏）限制PI3K的底物可用性，从而塑造AKT信号的时空动态。这种竞争性调控不仅解释了PLCy1缺失导致的泪腺分支异常，更为理解其他器官形态发生提供了新范式。从转化医学角度看，发现PLCy1-PIP₃-AKT轴为泪腺发育异常相关疾病（如干眼症）提供了潜在治疗靶点。值得注意的是，研究还解决了关于SH2结构域功能的长期争议，证实nSH2和cSH2在PLCy1激活中具有协同作用，为相关药物设计提供了结构基础。这项工作由张昕（Xin Zhang）团队完成，凸显了磷酸肌醇代谢网络在细胞命运决定中的核心地位。