Wnt信號通路

一、Wnt信號通路簡介

Wnt在1982年shou次在小鼠胰腺癌中發現，由于此基因激活依賴小鼠乳腺癌相關病毒基因的插入，因此，當被命名為Int-1。之后的研究表明，Int1基因在小鼠正常胚胎發育中發揮重要作用，與果蠅的無翅（Wingless）基因功能相似，均可控制胚胎的軸向發育。此后大量研究提示Int1基因在神經系統胚胎發育中的重要性。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。在胚胎發育中，Wnt基因調控的重要信號傳導系統統稱為Wnt通路。

二、Wnt信號通路的構成

Wnt信號通路是一個復雜的調控網絡，目前認為它包括三個分支：

經典Wnt信號通路，即Wnt/β-cantenin信號通路

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、以及轉錄因子TCF/LEF家族。

不過我們一般提到Wnt信號通路，主要指的還是由β-catenin介導的經典Wnt 信號通路，下面我們就此簡單介紹下Wnt信號通路的主要組成部分：

①、Frizzled (Fzd或Frz)

分泌型糖蛋白Wnt的細胞膜上受體，為7次跨膜蛋白。FZD胞外的N端有一個富含半胱氨酸的結構域（cysteine rich domain, CRD），能與Wnt結合。

②、Dishevelled (Dvl)

Dvl蛋白在細胞質中接受上游信號，通過抑制APC、Axin以及GSK3β等蛋白形成的復合物的功能，穩定細胞質中游離狀態的β-Catenin蛋白。細胞質中積累的β-Catenin蛋白進入細胞核與TCF/LEF家族的轉錄因子結合，從而開啟了下游靶基因的轉錄。

③、GSK3β

是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在沒有Wnt信號時，GSK3β能將磷酸基團加到β-Catenin N端的絲氨酸/蘇氨酸殘基上，磷酸化的β-Catenin經β-TRCP泛素化共價修飾后，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位點磷酸化，隨后GSK3β將β-Catenin的Thr41、Ser37、Ser33位點磷酸化。

⑤、Axin

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

⑥、TCF/ LEF

是一類具有雙向調節功能的轉錄因子，它與Groucho結合可以抑制基因轉錄，而與β-Catenin結合則促進下游靶基因的轉錄。

簡單來說，當細胞沒有接受Wnt信號刺激時 (Wnt Off)，細胞質內的Axin、APC和GSK3β形成毀滅復合體（destruction complex），與β-Catenin結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是一個重要的效應分子，當Wnt與其膜受體FZD結合后 (Wnt On)，激活胞內蛋白Dvl并抑制GSK3β等蛋白形成的β-Catenin降解復合物的降解活性，穩定細胞質中游離狀態的β-Catenin蛋白。胞漿中穩定積累的β-Catenin進入細胞核后結合LEF/TCF轉錄因子家族，啟動下游靶基因 (如c-myc、Cyclin D1等) 的轉錄。

三、細胞可依賴

通過基因沉默事件導致細胞依賴于WNT信號通路：Wnt信號通路廣泛存在于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發生突變，導致信號異常活化，就可能誘導癌癥的發生。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）復合物磷酸化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入分化并保持結腸上皮細胞處于動態平衡狀態。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，例如長時間失活APC復合物，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。