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wnt信號通路
鎖定
wnt信號通路組成成員
Wnt蛋白(Wnt配體)、Wnt受體(Frizzled家族蛋白及低密度脂蛋白受體相關蛋白LDL receptor related protein,LRP)、Dishevelled(Dsh/Dvl)蛋白、β-連環蛋白(β-catenin)、糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)、Axin/Conductin、APC(adenomatous polyposis coli)蛋白等。
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wnt信號通路通路分類
Wnt家族分泌蛋白、Frizzled家族跨膜受體蛋白Dishevelled(Dsh)、糖原合成激酶3(GSK3)、APC、Axin、β-連環蛋白及TCF/LEF家族轉錄調節因子等構成了經典通路;
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wnt信號通路信號途徑
沒有Wnt,β-連環蛋白不會在細胞質中積累,因為有一種破壞複合物通常會降解它。該破壞複合物包括以下蛋白質:Axin,腺瘤病大腸桿菌(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)。它通過將β-連環蛋白靶向泛素化而降解β-連環蛋白,隨後將其送至蛋白酶體進行消化。
當Wnt蛋白與Frizzled(Fz)家族受體的N末端細胞富含半胱氨酸的結構域結合時,Wnt信號開始。這些受體跨越質膜七次,構成了一個獨特的G蛋白偶聯受體家族(GPCR)。然而,為了促進Wnt信號傳導,可能需要共同受體以及Wnt蛋白和Fz受體之間的相互作用。 例子包括脂蛋白受體相關蛋白(LRP)-5 / 6,受體酪氨酸激酶(RTK)和ROR2。但是,只要Wnt綁定Fz和LRP5 / 6,破壞複合物的磷酸化就會被阻斷從而使得其功能中斷。破壞複合物中由其他蛋白引起的磷酸化隨後將Axin與LRP5 / 6的細胞質尾部結合。 Axin去磷酸化了,它的穩定性和濃度水平降低。然後Dsh通過磷酸化被激活並且它的DIX和PDZ結構域抑制GSK3破壞複合物的活性。這使得β-連環蛋白能夠積聚並定位於細胞核,隨後通過基因轉導以及TCF / LEF(T細胞因子/淋巴增強因子)轉錄因子誘導Wnt最終作用的目標基因轉錄,誘導後續的細胞反應的發生。β-連環蛋白募集其他轉錄共激活因子,如BCL9,Pygopus和Parafibromin / Hyrax。多虧有了新的高通量蛋白質組學研究,β-連環蛋白組裝的轉錄複合物的複雜性開始出現。β-連環蛋白相互作用蛋白的混雜性使我們的理解變得複雜:實際上已報道BCL9和Pygopus具有幾種不依賴於β-連環蛋白的功能(因此,可能是獨立於Wnt信號途徑的)。
wnt信號通路生物學功能
多細胞生物體軸分化過程中起重要作用
經典的Wnt-β-catenin信號通路是這樣的:在沒有Wnt配體,通路中的每一種蛋白都正常表達時,Axin 會結合β-catenin , Axin同時已結合有GSK3和APC ,於是GSK3就可以磷酸化β-catenin ,β-catenin接着能夠被APC複合物泛素化並降解,無法入核啓動下游基因轉錄;在存在Wnt配體時Wnt受體會結合Axin,β-catenin不會結合Axin,也就不會接觸GSK3以及APC,於是入核啓動下游基因轉錄。
抑制Wnt信號是脊椎動物體廓形成後期階段的關鍵因素;
Wnt信號與器官發生
Wnt信號與腫瘤發生
Wnt信號參與腫瘤形成得早期證據來源於小鼠乳腺癌中分離得到的、因病毒插入而激活的癌基因Int1(見概述)。另外,Wnt通路的激活突變是小腸早期惡性前病變(包括異常隱窩灶和小息肉)的主要遺傳改變。
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調控EMT的信號通路
參與調控EMT過程的信號通路網絡簡介:Wnt信號通路能通過抑制糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase -3β,GSK3β)介導的磷酸化作用以及抑制胞質中的β-連環蛋白(β-catenin)降解等作用來誘發EMT轉換。胞內丰度大量增加的β連環蛋白會轉移進入核內,作為轉錄因子亞單位誘導大量基因的表達,這些靶基因的表達產物中有很多都是能夠誘導EMT轉換過程的轉錄因子。
wnt信號通路細胞可依賴
通過基因沉默事件導致細胞依賴於WNT信號通路:Wnt信號通路廣泛存在於無脊椎動物和脊椎動物中,是一類在物種進化過程中高度保守的信號通路。Wnt信號在動物胚胎的早期發育、器官形成、組織再生和其它生理過程中,具有至關重要的作用。如果這條信號通路中的關鍵蛋白髮生突變,導致信號異常活化,就可能誘導癌症的發生。a 在正常的結腸上皮細胞中,分泌性的frizzled相關蛋白(SFRPs)的功能是與WNT競爭性地同Wnt受體Frizzled結合,從而拮抗Wnt信號。當Wnt信號失活,腺瘤息肉病基因(APC)複合物磷酸化β-catenin,導致β-catenin降解。這便阻止了β-catenin的核內沉積,則不能激活轉錄因子(TCF),最終導致細胞進7入分化並保持結腸上皮細胞處於動態平衡狀態。b 通過表觀遺傳調控的基因沉默使得SFRP表達缺失,即“表觀遺傳調控門控基因”缺失,Wnt信號通路激活,促進細胞增殖以及存活而不進入分化。c 持續性的激活Wnt信號使得信號通路中的其他分子有可能發生突變,例如永久性失活APC複合物,即“遺傳調控門控基因”缺失,進一步激活Wnt信號通路,從而促進腫瘤的發展。
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- 參考資料
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- 1. Wnt通路與腫瘤 .維普網[引用日期2015-06-16]
- 2. 姜勇 羅深秋.細胞信號轉導的分子基礎與功能調控:科學出版社,2005:172-179
- 3. 陳譽華.醫學細胞生物學(第四版):人民衞生出版社,2008:273
- 4. Wnt信號通路圖 .生物幫資訊[引用日期2013-10-31]
- 5. D. C. Lie, S. A. Colamarino, H. J. Song, L. Desire, H. Mira, A. Consiglio, E. S. Lein, S. Jessberger, H. Lansford, A. R. Dearie and F. H. Gage (2005) "Wnt signalling regulates adult hippocampal neurogenesis" in Nature Volume 437, pages 1370-1375.Entrez Pubmed 16251967.
- 6. F. Rijsewijk, M. Schuermann, E. Wagenaar, P. Parren, D. Weigel and R. Nusse (1987) "The Drosophila homolog of the mouse mammary oncogene int-1 is identical to the segment polarity gene wingless" in Cell Volume 50, pages 649-657.Entrez Pubmed 3111720.