NFATC4在S213/S217位点的机械敏感性磷酸化驱动成纤维细胞向肌成纤维细胞转化及纤维化

组织硬度与细胞收缩力之间的机械敏感反馈决定细胞身份。为了表征磷酸化介导的机械感知，我们绘制了原代人肺成纤维细胞在纤维连接蛋白包被的、具有确定硬度的聚二甲基硅氧烷底物上的全局磷酸化蛋白质组动态。我们确定了一个关键信号阈值（2–8 kPa），高于此阈值，细胞激活细胞骨架重塑、ECM分泌，并转变为CTHRC1+/ACTA2+肌成纤维细胞状态，同时伴有转录因子NFATC4在S213/S217位点的硬度依赖性磷酸化。在微CT分期的肺纤维化组织中，NFATC4表达逐渐增加，并与肌成纤维细胞中的CTHRC1和ACTA2共定位。来自多队列肺纤维化图谱的转录因子调控子推断证实了NFATC4在疾病成纤维细胞中的活性升高，揭示了一个以CTHRC1为顶级靶点的核心的119基因NFATC4依赖性纤维化程序。磷酸化模拟S213D/S217D突变体在软底物上独立于TGFB驱动肌成纤维细胞分化，而磷酸化缺陷S213A/S217A突变体即使在硬基质上存在TGFB的情况下也阻断分化，确立了该磷酸化开关既必要又充分。硬基质和TGFB汇聚于这个依赖于JNK和钙调磷酸酶的开关上，以放大纤维化反应。这将NFATC4 S213/S217定位为CTHRC1+肌成纤维细胞命运的机械敏感检查点，并作为多器官纤维化的候选治疗靶点。