杭州医学院梁广团队在心血管领域顶刊发表论文揭示检查点激酶Wee1调控心衰的新机制
2025年5月22日，杭州医学院梁广研究员团队在心血管疾病领域权威期刊European Heart Journal杂志（ 中科院一区TOP，IF=38.1）在线发表了题为“Checkpoint kinase Wee1 activation drives inflammation and hypertrophy through the protein kinase B/phosphoinositide 3-kinases-nuclear factor κB pathway in cardiomyocytes”的研究性论文。
本研究首次揭示了细胞周期G2检查点激酶Wee1在高血压心力衰竭中的关键作用，创新性发现心肌细胞中的Wee1具有调控细胞周期之外的新功能：它通过直接结合并磷酸化AKT，激活AKT/PI3K-NFκB信号通路，促进介导血管紧张素II引起的心肌细胞慢性炎症和肥大。研究团队发现，Wee1的N端结构域能够与AKT的PHD结构域特异性结合，并催化AKT磷酸化。这一发现确立了Wee1作为AKT的新型上游激酶，也为高血压心力衰竭治疗提供了潜在新靶点。
高血压是全球公共卫生的重大挑战，持续位居心血管疾病发病及死亡的首要危险因素，是慢性心力衰竭发生发展的重要原因之一。虽然血压控制已有多种较成熟的方法和药物，但高血压患者不良心血管事件发生率仍维持在较高水平，凸显了探索非血压控制的新型治疗靶点及开发新干预策略的紧迫性。蛋白激酶（PKs）是一个大的蛋白质超家族，通过磷酸化底物蛋白起作用。PKs调节广泛的细胞事件和病理生理过程，特别是在癌症治疗中，被认为是药物发现的重要靶点。一些PKs还参与调节心脏疾病的生理稳态和病理状态，在高血压心力衰竭中的病理过程中起着至关重要的推动作用，有望从中找到防治新靶点和新策略。
研究者基于多个高血压心力衰竭小鼠模型的RNA测序数据，通过激酶富集分析（KEA）筛选并鉴定了蛋白激酶Wee1的S642位点磷酸化水平在人和小鼠的高血压心脏中显著上调。Wee1是细胞周期检查点激酶之一，它控制DNA复制和染色体凝聚，通过调节细胞周期的功能在肿瘤进展中发挥重要作用，在多种癌症中观察到高水平的Wee1表达和活性，Wee1已成为抗肿瘤新药研发的重要靶点。然而，Wee1在心肌细胞和高血压性心力衰竭中的作用尚未见报道。
图一.心肌细胞Wee1在肥厚性心脏组织中发生磷酸化
Wee1的磷酸化参与心肌细胞肥厚的调控，并且Wee1的这一作用依赖于其S642位点磷酸化后产生的激酶活性。Wee1是调节细胞周期和增殖的典型激酶。研究者发现Wee1在终末分化的心肌细胞中不作为细胞周期调节激酶，而是通过调控下游底物磷酸化，参与心肌细胞内重要的信号转导过程。为了研究Wee1可能调控的下游信号通路，阐明Wee1如何介导AngII诱导的心肌细胞肥大，研究者利用乳大鼠原代心肌细胞（NRVMs）沉默Wee1并经AngII处理的NRVMs进行了RNA测序分析。KEGG富集分析表明，这些基因在PI3K-AKT通路中富集程度最高，并且Wee1 Ser642磷酸化激活PI3K/AKT信号通路，诱导心肌细胞炎症和肥厚反应（图二）。
图二.PI3K-AKT信号通路介导AngII-Wee1轴诱导的心肌细胞炎症和肥大
Wee1通常被认为是一种细胞周期S-G2检查点抑制蛋白，通过磷酸化CDK1以阻止有丝分裂进入；CDK1是Wee1的典型下游激酶。但是研究者发现Wee1介导的心肌细胞损伤与CDK1无关。这些结果也促使研究者考虑PI3K或AKT是否为Wee1的直接下游激酶。通过免疫共沉淀（Co-IP）、邻近连接实验（PLA）和生物膜干涉实验（BLI）分析发现，AKT是Wee1的直接底物蛋白。随后，研究人员探索了Wee1-AKT相互作用的特定结合域，进一步确认Wee1的N端结构域与AKT的PHD结构域结合（图三）。
图三.Wee1直接与AKT中的PHD结构域相互作用，催化AKT磷酸化
最后，在动物整体水平上发现心肌细胞特异性Wee1缺乏对AngII输注或TAC手术诱导的小鼠的心脏炎症、重塑和功能障碍具有保护作用。药理性Wee1抑制也能减轻AngII诱导的小鼠心脏重构。而且，Wee1敲除或抑制对心脏的保护作用不依赖于对心肌细胞DNA损伤和衰老的调节（图四）。
图四.心肌细胞中Wee1的缺失减轻了AngII诱导的病理性心脏重构
综上所述，本研究揭示了高血压心力衰竭中心脏Wee1激酶活性的异常激活现象，表现为心肌细胞Wee1磷酸化水平显著上调。心肌细胞特异性缺失或药物抑制Wee1可减轻AngII诱导的心脏重构。研究结果突显了成熟心肌细胞中的Wee1已不具备细胞周期调控蛋白的经典功能，而是通过直接结合并磷酸化底物蛋白AKT，激活AKT/PI3K-NFκB信号通路，推动心肌慢性炎症和病理性肥大。这一发现不仅揭示了经典的细胞周期检查点蛋白激酶Wee1的调控心脏肥厚的新功能和新机制，为临床治疗相关心脏疾病提供了新的分子靶点。
图五.研究机制图
杭州医学院联合培养的博士生王梦阳（目前已任北华大学药学院副教授）、实验动物中心副研究员韩雪和温州医科大学硕士研究生王溱燕为并列第一作者，梁广研究员为本论文通讯作者。杭州医学院为本论文第一和通讯作者单位。该工作受到国家自然科学基金项目和浙江省一流A类学科建设经费支持。
来源：韩雪 审稿：科研处