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wnt信号通路

编辑:列表君 时间:2023-05-20 17:42:15来源:列表在线网

1982年,Wnt基因首次在小鼠乳腺癌中发现,由于此基因激活依赖小鼠乳腺癌相关病毒基因的插入,因此,当时被命名为Int1基因。之后的研究表明,Int1基因在小鼠正常胚胎发育中发挥重要作用,与果蝇的无翅(Wingless)基因功能相似,均可控制胚胎的轴向发育。??此后大量研究提示Int1基因在神经系统胚胎发育中的重要性。因两者基因与蛋白功能的相似性,研究者将Wingless与Int1合并,赋名为Wnt基因。人Wnt基因定位于12q13。在胚胎发育中,Wnt基因调控的重要信号传导系统统称为Wnt通路。?

Wnt蛋白(Wnt配体)、Wnt受体(Frizzled家族蛋白及低密度脂蛋白受体相关蛋白(LDLreceptorrelatedprotein,LRP))、Dishevelled(Dsh/Dvl)蛋白、β-连环蛋白(β-catenin)、糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)、Axin/Conductin、APC(adenomatouspolyposiscoli)蛋白等。

1、典型Wnt/β-catenin信号通路(CanonicalWnt/β-cateninpathway),此通路激活核内靶基因的表达;

Wnt家族分泌蛋白、Frizzled家族跨膜受体蛋白Dishevelled(Dsh)、糖原合成激酶3(GSK3)、APC、Axin、β-连环蛋白及TCF/LEF家族转录调节因子等构成了经典通路;

2、平面细胞极性通路(planarcellpolaritypathway),此通路参与JNK的激活及细胞骨架的重排;

3、Wnt/Ca通路,激活磷脂酶C(PLC)和蛋白激酶C(PKC);

4、调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的胞内通路。

经典的Wnt途径(Wnt/β-连环蛋白途径)导致基因转录的调节,并且被认为部分地由SPATS1基因负调节。

Wnt/β-连环蛋白途径是Wnt途径中的一种,该途径会导致β-连环蛋白在细胞质中积累并最终会作为属于TCF的转录因子的转录共激活因子/LEF家族易位至细胞核。

没有Wnt,β-连环蛋白不会在细胞质中积累,因为有一种破坏复合物通常会降解它。该破坏复合物包括以下蛋白质:Axin,腺瘤病大肠杆菌(APC),蛋白磷酸酶2A(PP2A),糖原合成酶激酶3(GSK3)和酪蛋白激酶1α(CK1α)。它通过将β-连环蛋白靶向泛素化而降解β-连环蛋白,随后将其送至蛋白酶体进行消化。

当Wnt蛋白与Frizzled(Fz)家族受体的N末端细胞富含半胱氨酸的结构域结合时,Wnt信号开始。这些受体跨越质膜七次,构成了一个独特的G蛋白偶联受体家族(GPCR)。然而,为了促进Wnt信号传导,可能需要共同受体以及Wnt蛋白和Fz受体之间的相互作用。例子包括脂蛋白受体相关蛋白(LRP)-5/6,受体酪氨酸激酶(RTK)和ROR2。但是,只要Wnt绑定Fz和LRP5/6,破坏复合物的磷酸化就会被阻断从而使得其功能中断。破坏复合物中由其他蛋白引起的磷酸化随后将Axin与LRP5/6的细胞质尾部结合。Axin去磷酸化了,它的稳定性和浓度水平降低。然后Dsh通过磷酸化被激活并且它的DIX和PDZ结构域抑制GSK3破坏复合物的活性。这使得β-连环蛋白能够积聚并定位于细胞核,随后通过基因转导以及TCF/LEF(T细胞因子/淋巴增强因子)转录因子诱导Wnt最终作用的目标基因转录,诱导后续的细胞反应的发生。β-连环蛋白募集其他转录共激活因子,如BCL9,Pygopus和Parafibromin/Hyrax。多亏有了新的高通量蛋白质组学研究,β-连环蛋白组装的转录复合物的复杂性开始出现。β-连环蛋白相互作用蛋白的混杂性使我们的理解变得复杂:实际上已报道BCL9和Pygopus具有几种不依赖于β-连环蛋白的功能(因此,可能是独立于Wnt信号途径的)。

多细胞生物体轴分化过程中起重要作用

β-连环蛋白调节的典型Wnt信号参与前后轴的形成;

β-连环蛋白敲除的胚胎,可发生细胞的错误定位,从而不能形成中胚层;

抑制Wnt信号是脊椎动物体廓形成后期阶段的关键因素;

Wnt拮抗分子能诱导头的形成。

Wnt信号与器官发生

Wnt信号参与大脑的形成。Wnt3a敲除的小鼠胚胎,大脑海马回发育受损;Lef纯合子突变可导致小鼠胚胎缺少全部海马回;Wnt/LEF/TCF基因协同作用,共同参与大脑海马回的发育。

Wnt信号参与生长锥的重建和多突触球状环(苔状神经纤维与颗粒细胞相接触时)的形成。参与轴突形成的起始过程:Wnt7a能诱导苔状神经纤维中轴突和生长锥的重建和触素Ⅰ的汇集。

Wnt信号参与脊椎动物的肢体起始和顶端外胚层脊的形成。三种Wnt信号分子(Wnt2b、Wnt3a、Wnt8c)是信号转导的关键诱导者;FGF与Wnt信号的信息交流也与内耳的形成有关。

Wnt信号与肿瘤发生

Wnt信号参与肿瘤形成得早期证据来源于小鼠乳腺癌中分离得到的、因病毒插入而激活的癌基因Int1(见概述)。另外,Wnt通路的激活突变是小肠早期恶性前病变(包括异常隐窝灶和小息肉)的主要遗传改变。

调控EMT的信号通路

参与调控EMT过程的信号通路网络简介:Wnt信号通路能通过抑制糖原合成酶激酶3β(glycogensynthasekinase-3β,GSK3β)介导的磷酸化作用以及抑制胞质中的β-连环蛋白(β-catenin)降解等作用来诱发EMT转换。胞内丰度大量增加的β连环蛋白会转移进入核内,作为转录因子亚单位诱导大量基因的表达,这些靶基因的表达产物中有很多都是能够诱导EMT转换过程的转录因子。

通过基因沉默事件导致细胞依赖于WNT信号通路:Wnt信号通路广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中,是一类在物种进化过程中高度保守的信号通路。Wnt信号在动物胚胎的早期发育、器官形成、组织再生和其它生理过程中,具有至关重要的作用。如果这条信号通路中的关键蛋白发生突变,导致信号异常活化,就可能诱导癌症的发生。a在正常的结肠上皮细胞中,分泌性的frizzled相关蛋白(SFRPs)的功能是与WNT竞争性地同Wnt受体Frizzled结合,从而拮抗Wnt信号。当Wnt信号失活,腺瘤息肉病基因(APC)复合物磷酸化β-catenin,导致β-catennin降解。这便阻止了β-catenin的核内沉积,则不能激活转录因子(TCF),最终导致细胞进入分化并保持结肠上皮细胞处于动态平衡状态。b通过表观遗传调控的基因沉默使得SFRP表达缺失,即“表观遗传调控门控基因”缺失,Wnt信号通路激活,促进细胞增殖以及存活而不进入分化。c持续性的激活Wnt信号使得信号通路中的其他分子有可能发生突变,例如永久性失活APC复合物(图中为粗体*所示),即“遗传调控门控基因”缺失,进一步激活Wnt信号通路,从而促进肿瘤的发展。

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