Wnt信號(hào)通路

一、Wnt信號(hào)通路簡(jiǎn)介

Wnt在1982年shou次在小鼠胰腺癌中發(fā)現(xiàn)，由于此基因激活依賴小鼠乳腺癌相關(guān)病毒基因的插入，因此，當(dāng)被命名為Int-1。之后的研究表明，Int1基因在小鼠正常胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要作用，與果蠅的無翅（Wingless）基因功能相似，均可控制胚胎的軸向發(fā)育。此后大量研究提示Int1基因在神經(jīng)系統(tǒng)胚胎發(fā)育中的重要性。因兩者基因與蛋白功能的相似性，研究者將Wingless與Int1合并，賦名為Wnt基因。人Wnt基因定位于12q13。在胚胎發(fā)育中，Wnt基因調(diào)控的重要信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)稱為Wnt通路。

二、Wnt信號(hào)通路的構(gòu)成

Wnt信號(hào)通路是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，目前認(rèn)為它包括三個(gè)分支：

經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，即Wnt/β-cantenin信號(hào)通路

Wnt/PCP通路，(planner cell polarity pathway)

Wnt/Ca²⁺通路，由Wnt5a和Wnt11激活

這3條信號(hào)通路主要成分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受體Frizzled家族、CK1、Deshevelled、GSK3、APC、Axin、β-Catenin、以及轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF家族。

不過我們一般提到Wnt信號(hào)通路，主要指的還是由β-catenin介導(dǎo)的經(jīng)典Wnt 信號(hào)通路，下面我們就此簡(jiǎn)單介紹下Wnt信號(hào)通路的主要組成部分：

①、Frizzled (Fzd或Frz)

分泌型糖蛋白Wnt的細(xì)胞膜上受體，為7次跨膜蛋白。FZD胞外的N端有一個(gè)富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域（cysteine rich domain, CRD），能與Wnt結(jié)合。

②、Dishevelled (Dvl)

Dvl蛋白在細(xì)胞質(zhì)中接受上游信號(hào)，通過抑制APC、Axin以及GSK3β等蛋白形成的復(fù)合物的功能，穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)中游離狀態(tài)的β-Catenin蛋白。細(xì)胞質(zhì)中積累的β-Catenin蛋白進(jìn)入細(xì)胞核與TCF/LEF家族的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，從而開啟了下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。

③、GSK3β

是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在沒有Wnt信號(hào)時(shí)，GSK3β能將磷酸基團(tuán)加到β-Catenin N端的絲氨酸/蘇氨酸殘基上，磷酸化的β-Catenin經(jīng)β-TRCP泛素化共價(jià)修飾后，被蛋白酶體（proteasome）降解。

④、酪蛋白激酶1(casein kinase 1，CK1)

能將β-Catenin的Ser45位點(diǎn)磷酸化，隨后GSK3β將β-Catenin的Thr41、Ser37、Ser33位點(diǎn)磷酸化。

⑤、Axin

是一種支架蛋白，具有多個(gè)與其它蛋白作用的位點(diǎn)，能與APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解復(fù)合物。此外它還與Dvl、PP2A等Wnt信號(hào)的其它組分相互作用。

⑥、TCF/ LEF

是一類具有雙向調(diào)節(jié)功能的轉(zhuǎn)錄因子，它與Groucho結(jié)合可以抑制基因轉(zhuǎn)錄，而與β-Catenin結(jié)合則促進(jìn)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。

簡(jiǎn)單來說，當(dāng)細(xì)胞沒有接受Wnt信號(hào)刺激時(shí) (Wnt Off)，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Axin、APC和GSK3β形成毀滅復(fù)合體（destruction complex），與β-Catenin結(jié)合并使其被磷酸化后，最終通過泛素化修飾而降解。

在Wnt激活過程中，Dvl是一個(gè)重要的效應(yīng)分子，當(dāng)Wnt與其膜受體FZD結(jié)合后 (Wnt On)，激活胞內(nèi)蛋白Dvl并抑制GSK3β等蛋白形成的β-Catenin降解復(fù)合物的降解活性，穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)中游離狀態(tài)的β-Catenin蛋白。胞漿中穩(wěn)定積累的β-Catenin進(jìn)入細(xì)胞核后結(jié)合LEF/TCF轉(zhuǎn)錄因子家族，啟動(dòng)下游靶基因 (如c-myc、Cyclin D1等) 的轉(zhuǎn)錄。

三、細(xì)胞可依賴

通過基因沉默事件導(dǎo)致細(xì)胞依賴于WNT信號(hào)通路：Wnt信號(hào)通路廣泛存在于無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中，是一類在物種進(jìn)化過程中高度保守的信號(hào)通路。Wnt信號(hào)在動(dòng)物胚胎的早期發(fā)育、器官形成、組織再生和其它生理過程中，具有至關(guān)重要的作用。如果這條信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致信號(hào)異常活化，就可能誘導(dǎo)癌癥的發(fā)生。在正常的結(jié)腸上皮細(xì)胞中，分泌性的frizzled相關(guān)蛋白（SFRPs）的功能是與WNT競(jìng)爭(zhēng)性地同Wnt受體Frizzled結(jié)合，從而拮抗Wnt信號(hào)。當(dāng)Wnt信號(hào)失活，腺瘤息肉病基因（APC）復(fù)合物磷酸化β-catenin，導(dǎo)致β-catenin降解。這便阻止了β-catenin的核內(nèi)沉積，則不能激活轉(zhuǎn)錄因子（TCF），最終導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)7入分化并保持結(jié)腸上皮細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。通過表觀遺傳調(diào)控的基因沉默使得SFRP表達(dá)缺失，即“表觀遺傳調(diào)控門控基因"缺失，Wnt信號(hào)通路激活，促進(jìn)細(xì)胞增殖以及存活而不進(jìn)入分化。c持續(xù)性的激活Wnt信號(hào)使得信號(hào)通路中的其他分子有可能發(fā)生突變，例如長(zhǎng)時(shí)間失活APC復(fù)合物，即“遺傳調(diào)控門控基因"缺失，進(jìn)一步激活Wnt信號(hào)通路，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。