wnt途徑

wnt途徑

Wnt是一類分泌型糖蛋白,通過自分泌或旁分泌發揮作用。在小鼠中,腫瘤病毒整合在Wnt之後而導致乳腺癌,命名為Int1,它與果蠅的無翅基因(Wingless,wg)有高度同源性。

簡介

Wnt信號途徑能引起胞內β-連鎖蛋白(β-catenin)積累。β-catenin(在果蠅中叫做犰狳蛋白Armadillo)是一種多功能的蛋白質,在細胞連線處它與鈣粘素相互作用,參與形成粘合帶,而游離的β-catenin可進入細胞核,調節基因表達。Wnt信號在動物發育中起重要作用,其異常表達或激活能引起腫瘤。

Wnt的受體是捲曲蛋白(frizzled,Frz),為7次跨膜蛋白,結構類似於G蛋白偶聯型受體,Frz胞外N端具有富含半胱氨酸的結構域(cysteine rich domain,CRD),能與Wnt結合。Frz作用於胞質內的蓬亂蛋白(Dishevelled,Dsh或Dvl),Dsh能切斷β-catenin的降解途徑,從而使β-catenin在細胞質中積累,並進入細胞核,與T細胞因子(T cell factor / lymphoid enhancer factor,TCF/LEF)相互作用,調節靶基因的表達,TCF/ LEF是一類具有雙向調節功能的轉錄因子,它與Groucho結合抑制基因轉錄,而與β-catenin結合則促進基因轉錄。Wnt還需要另外一個受體(co-receptor),即LRP5/6,屬於低密度脂蛋白受體相關蛋白(LDL-receptor-related protein,LRP),但至今還不清楚它如何與Frz一起活化Dsh。

信號途徑

Wnt信號途徑可概括為:Wnt→Frz和LRP5/6→Dsh→β-catenin的降解複合體解散→β-catenin積累,進入細胞核→TCF/LEF→基因轉錄(如c-myc、cyclinD1)。

β-catenin的降解複合體:主要由APC、Axin、GSK-3β、CK1等構成。

GSK-3β:是一種蛋白激酶,在沒有Wnt信號時,GSK-3β能將磷酸基團加到β-catenin氨基端的絲氨酸/蘇氨酸殘基上,磷酸化的β-catenin再結合到β-TRCP蛋白上,受泛素的共價修飾,被蛋白酶體(proteasome)降解。β-catenin中被GSK3磷酸化的胺基酸序列稱為破壞盒(destruction box),此序列發生變異可能引起某些癌症。

CK1:酪蛋白激酶(casein kinase 1),能將β-catenin的Ser45磷酸化,隨後GSK-3β將β-catenin的Thr41、Ser37、Ser33磷酸化。

APC:是一種抑癌基因,其突變引起良性腫瘤——結腸腺瘤樣息肉(adenomatous polyposis coli),但隨著時間的推移,可能發生惡變。APC蛋白的作用是增強降解複合體與β-catenin的親和力。

Axin:是一種支架蛋白,具有多個與其它蛋白作用的位點,能將APC、GSK-3β、β-catenin、CK1結合在一起。此外它還能與Dsh、PP2A(protein phosphatase 2A)等成分結合,其中Dsh與Axin結合能使降解複合體解體。PP2A可能引起Axin去磷酸化,而使降解複合體解體,因此屬於Wnt途徑的正調控因子,但PP2A至少由催化亞基和調節亞基兩部分構成,其調節亞基仍算作是抑癌基因。

其它成分

Wnt信號途徑的其它成分:

GBP:GSK-3β結合蛋白(Frat基因的產物),對Wnt信號途徑起正調控作用,GBP/Frat抑制GSK3-β的活性。

Dickkopf1(DKK1):是一種分泌蛋白,其與Wnt受體LRP5/6及另一類穿膜蛋白Kremen1/2結合,形成三聚體,誘導快速的細胞內吞,減少細胞膜上的LRP5/6,由此阻斷了Wnt信號向胞內的傳遞。

sFRP:分泌型Frz相關蛋白(secreted frizzled-related proteins),含有一個CRD結構域,但缺少七次跨膜域,它可能與Frz競爭結合Wnt蛋白。其他的抑制蛋白還有Sizzled、WIF-1和Cerberus,它們也直接與Wnt蛋白結合,從而拮抗Wnt信號。

Wnt途徑在動脈硬化症的發生以及發展過程中具有重要的作用。

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