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拒绝“秃”如其来,Wnt/β-catenin功不可没

作者:北京索莱宝科技有限公司 2021-06-18T00:00 (访问量:4062)

 最近,华南师范大学生物光子学研究院邢达教授研究团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Stem Cell Reports上发表了一篇题为“Photobiomodulation therapy for hair regeneration: A synergetic activation of β-CATENIN in hair follicle stem cells by ROS and paracrine WNTs”的文章,研究团队在探讨光生物调节疗法(PBMT)促进毛发再生的机制领域取得重要研究进展。该团队研究表明,毛囊干细胞产生的ROS和真皮分泌的WNTs协同激活GSK-3β/β-catenin信号,进而促进毛发再生。拒绝“秃”如其来,Wnt/β-catenin可谓功不可没。今天,就让小编带您来揭秘Wnt/β-catenin有哪些王牌武将和混世之道 

Wnt/β-catenin“八大金刚”

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1982年,科学家Nusse与Harold Varmus首次从小鼠乳腺癌模型中鉴定出Wnt基因,因为可以激活乳腺癌相关基因的插入(integration,简称Int),并使正常果蝇表现为无翅(Wingless,简称Wg),将Wg和Int结合便称为Wnt基因。Wnt是一组富含半胱氨酸的分泌性糖蛋白,作为局域性信号分子,广泛存在于动物多种组织中。β-catenin是果蝇Arm蛋白的同源物,其在胞质内降解及在核内积累,可激活一系列靶基因的转录导致肿瘤发生,在Wnt信号通路中起到核心作用。

Wnt/β-catenin作为Wnt经典信号通路途径,极为保守。从低等动物(如线虫)到高等动物(如哺乳类)都具有高度的同源性,可谓“行业老炮”。从崭露头角到行走江湖。当然,Wnt/β-catenin麾下也不乏王牌武将,号称“八大金刚”

①Wnt家族分泌蛋白

在Wnt信号通路中充当配体,激活信号通路,没有Wnt,β-连环蛋白不会在细胞质中积累。

②β-连环蛋白(β-catenin)

在胞质中积累继而向细胞核转位,被认为是Wnt信号通路被激活的标志,同时也参与细胞间的黏附。

③膜受体卷曲蛋白(Fzd/Frz)

分泌型糖蛋白Wnt的细胞膜上受体,为7次跨膜蛋白,结构类似于G蛋白偶联型受体。N端有一个富含半胱氨酸的CRD结构域,能与Wnt结合。

④蓬松蛋白(Dsh/Dvl)

经过Wnt蛋白处理后,Dsh/Dvl开始过度磷酸化,并抑制糖原合成激酶,进而促进β-catenin稳定。

⑤糖原合成激酶3(GSK3)

是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在没有Wnt信号时,GSK3能将磷酸基团加到β-Catenin N端的丝氨酸/苏氨酸残基上,促进了β-Catenin的泛素化及降解。

⑥支架蛋白(Axin)

作为一种支架蛋白,能与APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解复合物。

⑦结肠腺瘤性息肉病基因(APC)

在Wnt信号不存在的情况下,GSK-3β使APC/β-Catenin/Axin复合体的三个成员磷酸化作为泛素提供识别位点,促使β-Catenin降解。

⑧T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)

是一类具有双向调节功能的转录因子,可与Groucho结合可以抑制基因转录,而与β-Catenin结合则促进下游靶基因的转录。

 

另外,也有众多“太保”如辅助受体LRP5/6、酪蛋白激酶(CK1)等,这些成员彼此之间合纵连横,助力Wnt/β-catenin运筹帷幄,决胜千里。


图1 Wnt/β-catenin信号通路潜在的治疗靶点[1]

 

Wnt/β-catenin“混世之道”

一、当细胞缺乏Wnt信号时

β-catenin结合在由Axin介导形成的胞质复合物上,并被复合物中GSK3磷酸化,磷酸化的β-catenin通过β-Trcp泛素化后被蛋白酶体识别和降解,因而细胞质中β-catenin的水平很低,细胞核内受Wnt信号调控的靶基因处于转录的抑制状态。

二、Wnt信号水平较高时

膜受体Frizzled与Wnt信号结合,同时与LRP5/6胞质域结合的Axin胞质复合物一起,导致Dvl被激活,GSK3和β-catenin的胞质蛋白复合物解离,从而避免β-catenin被GSK3磷酸化,使β-catenin的水平在细胞质中维持稳定。游离的β-catenin转位到细胞核内,与核内TCF等转录因子结合,调控靶基因的表达。Wnt/β-catenin面对敌人挑衅行为时,大显身手,镇守城门。


图2 Wnt/β-catenin信号通路图[2]

 

 Wnt/β-catenin“江湖老手”

Wnt/β-catenin通路是胚胎发育中最重要的调控途径之一,对多细胞生物体轴的形成和分化、组织器官建成、组织干细胞的更新等至关重要。该通路的异常活化会导致多种疾病的发生与发展,如肥胖、纤维化疾病、阿尔茨海默病和癌症等。江湖险恶行路难,对于不同的敌方入侵,Wnt/β-catenin有哪些“应战策略”。

Wnt/β-catenin与肿瘤

1、通过建立黑色素瘤细胞裸鼠移植模型,研究人员确认在黑色素瘤细胞上增加维生素D受体(VDR),能够减少Wnt/β-catenin通路的活性,从而减缓黑色素瘤细胞的生长,并阻止黑色素瘤细胞向小鼠肺部扩散[3]


 

2、RUNX1在上皮肿瘤中起着致癌和抗癌基因的作用,RUNX1异常升高可促进结直肠癌(CRC)的发生,这是通过激活Wnt/β-catenin信号通路和上皮-间质转化(EMT)来促进CRC转移的[4]


 

3、研究人员在探索血根碱(IS0030)对CRC细胞活性实验中发现,血根碱(IS0030)通过抑制Wnt/β-catenin信号通路,上调E-cadherin,下调Ncadherin、Snail、MMP2和MMP9等基因的表达,最终阻止EMT现象的发生[5]


 

Wnt/β-catenin与肥胖

研究人员发现激活Wnt/&

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