浙江
在哺乳动物中，卵母细胞向胚胎的转变过程高度依赖母源因子的储备与调控，其中NLRP家族多个成员已被证实为早期胚胎发育的关键母源效应物，NLRP14的基因变异会导致胚胎发育停滞和不孕。2026年3月19日，四川大学华西第二医院邓东教授团队在《自然·通讯》上发表题为《NLRP14 modulates the activity of E3 ubiquitin ligases during the oocyte-to-embryo transition》的研究论文，该团队综合利用冷冻电镜技术、生物化学分析和基因敲除小鼠模型，揭示了NLRP14蛋白通过两种不同机制调控E3泛素连接酶活性、维持卵母细胞蛋白质稳态的分子基础。
研究团队首先通过蛋白质结构预测和体外结合实验，从265个候选蛋白中筛选并验证了NLRP14的两个关键组蛋白去甲基化酶KDM2A和E3泛素连接酶UHRF1。他们利用冷冻电镜技术分别解析了小鼠NLRP14与KDM2A及SKP1形成的三元复合物结构，以及人NLRP14与UHRF1的UBL结构域复合物结构。第一套结构显示，NLRP14通过其LRR结构域与KDM2A的LRR结构域直接结合，同时SKP1与KDM2A的F-box结构域相互作用。研究团队进一步将NLRP14-KDM2A-SKP1复合物与经典的SCF E3泛素连接酶复合物进行结构比对，发现NLRP14占据了CUL1与SKP1-KDM2A模块结合的相同空间位置，两者之间存在明显的空间位阻。他们通过体外竞争实验发现，加入NLRP14后KDM2A与CUL1、SKP1和RBX1的结合显著减弱，而在Nlrp14基因敲除小鼠的卵母细胞中，SKP1与CUL1之间的邻近连接信号则明显增强。
第二套结构则揭示了截然不同的调控方式，在NLRP14与UHRF1的复合物中，UHRF1的UBL结构域通过其表面的精氨酸6、精氨酸48、苏氨酸68和谷氨酰胺70等关键残基，与NLRP14的核苷酸结合结构域上的谷氨酸226、天冬酰胺222、天冬酰胺265和苯丙氨酸287等残基形成氢键和阳离子-π相互作用。研究团队的体外结合实验发现，加入NLRP14后UBL与UBE2D2的相互作用显著减弱。在体外泛素化活性实验中，全长UHRF1能够有效催化组蛋白H3的泛素化，而去除UBL结构域的UHRF1突变体活性大幅下降。加入野生型NLRP14后UHRF1的泛素化活性受到明显抑制，但结合能力受损的NLRP14突变体（E226A/F287A）以及NLRP家族另一成员NLRP2均不具备这种抑制效果，说明这种调控具有高度的特异性。
在体内实验中，研究团队对Nlrp14基因敲除小鼠的卵母细胞和早期胚胎进行了系统分析。与野生型相比，敲除小鼠的GV期卵母细胞、MII期卵母细胞和受精卵中泛素化蛋白的聚集信号数量和平均面积均显著增加。20S蛋白酶体的斑点数量和在卵母细胞中的平均尺寸也大幅升高，同时溶酶体标志蛋白LAMP1的聚集尺寸同样表现出显著增加，说明泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体途径均被异常激活。KDM2A在敲除小鼠的GV卵母细胞中呈现出明显的核内富集，伴随组蛋白H3K36me2修饰水平的下降。UHRF1在敲除小鼠的卵母细胞中总量降低，而在受精卵和两细胞胚胎中则向细胞核内富集。
该研究揭示了NLRP14通过结构上相互排斥和竞争性结合这两种不同的生化策略，对KDM2A介导的SCF复合物组装和UHRF1的泛素化活性进行双重抑制，防止卵母细胞成熟和受精后发生过度泛素化，维护蛋白质稳态，从而确保早期胚胎的正常发育。
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