DLK1 Bloqueia o Receptor ACVR2B do Envelhecimento Muscular, e Não o Notch Como Se Acreditava Há Muito Tempo

DLK1 (Delta-like non-canonical Notch ligand 1) sempre foi considerado um regulador do desenvolvimento — incluindo miogênese, adipogênese e neurogênese — principalmente por inibir a sinalização Notch. No entanto, a base molecular dessa premissa repousava em grande parte sobre evidências indiretas e dados de duplo-híbrido em levedura gerados em condições não fisiológicas. Este estudo desafia esse paradigma em nível estrutural e funcional.

Por meio de ressonância plasmônica de superfície (SPR), citometria de fluxo e ensaios com repórteres fluorescentes, os autores demonstraram de forma definitiva que DLK1 não se liga a NOTCH1, NOTCH2 ou NOTCH3, e que DLK1 — tanto imobilizado quanto solúvel — não ativa nem inibe a sinalização Notch mediada por ligante. A análise de sequências confirmou que DLK1 não possui os domínios C2 e DSL necessários para as interações canônicas com ligantes Notch, e que resíduos hidrofóbicos de ligação a Notch presentes em JAG1 são substituídos por aminoácidos menores em DLK1.

Ao explorar o banco de dados de interações proteína-proteína Bioplex 3.0, os pesquisadores identificaram ACVR2B — um receptor tipo II da superfamília TGF-β — como o único receptor de superfície celular conhecido entre os parceiros de ligação candidatos de DLK1. A SPR confirmou uma interação direta com uma constante de dissociação (KD) de aproximadamente 1,4 µM. Um rastreamento por exibição em superfície de levedura contra 12 receptores da superfamília TGF-β demonstrou que DLK1 se liga exclusivamente a ACVR2B, evidenciando uma seletividade notável em comparação com ligantes TGF-β promíscuos, como Activina ou BMP-2.

A estrutura cristalográfica do fragmento EGF4-6 de DLK1 em complexo com o domínio extracelular de ACVR2B revelou que DLK1 ocupa o sítio canônico de ligação a ligantes de ACVR2B. O EGF5 de DLK1 insere um 'finger loop' hidrofóbico em uma cavidade hidrofóbica conservada de ACVR2B — o mesmo sítio utilizado pela miostatina e pela Activina. Em ensaios funcionais, DLK1 antagonizou a sinalização miostatina-ACVR2B (bloqueando a fosforilação de SMAD2/3) e promoveu a diferenciação de mioblastos em células C2C12, reproduzindo os efeitos já estabelecidos da inibição de ACVR2B no músculo.

Por fim, os autores demonstraram que a influência indireta de DLK1 sobre os desfechos Notch é mediada pela perturbação da co-localização de SMAD2/3 com o domínio intracelular de Notch (NICD) — um mecanismo de crosstalk já conhecido — e não por meio de ligação direta ao receptor Notch. Isso reconcilia relatos conflitantes que associavam DLK1 a fenótipos Notch sem exigir uma interação física direta. Do ponto de vista terapêutico, esses achados posicionam DLK1 como um freio endógeno natural sobre a sinalização de miostatina/Activina, com implicações para a atrofia muscular, sarcopenia e caquexia associada ao câncer.