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拒絕“禿”如其來,Wnt/β-catenin功不可沒

作者:北京索萊寶科技有限公司 2021-06-18T00:00 (訪問量:6789)

?最近,華南師范大學生物光子學研究院邢達教授研究團隊在Cell Press細胞出版社旗下期刊Stem Cell Reports上發表了一篇題為“Photobiomodulation therapy for hair regeneration: A synergetic activation of β-CATENIN in hair follicle stem cells by ROS and paracrine WNTs”的文章,研究團隊在探討光生物調節療法(PBMT)促進毛發再生的機制領域取得重要研究進展。該團隊研究表明,毛囊干細胞產生的ROS和真皮分泌的WNTs協同激活GSK-3β/β-catenin信號,進而促進毛發再生。拒絕“禿”如其來,Wnt/β-catenin可謂功不可沒。今天,就讓小編帶您來揭秘Wnt/β-catenin有哪些王牌武將和混世之道??

Wnt/β-catenin“八大金剛”

圖片

1982年,科學家Nusse與Harold Varmus首次從小鼠乳腺癌模型中鑒定出Wnt基因,因為可以激活乳腺癌相關基因的插入(integration,簡稱Int),并使正常果蠅表現為無翅(Wingless,簡稱Wg),將Wg和Int結合便稱為Wnt基因。Wnt是一組富含半胱氨酸的分泌性糖蛋白,作為局域性信號分子,廣泛存在于動物多種組織中。β-catenin是果蠅Arm蛋白的同源物,其在胞質內降解及在核內積累,可激活一系列靶基因的轉錄導致腫瘤發生,在Wnt信號通路中起到核心作用。

Wnt/β-catenin作為Wnt經典信號通路途徑,極為保守。從低等動物(如線蟲)到高等動物(如哺乳類)都具有高度的同源性,可謂“行業老炮”。從嶄露頭角到行走江湖。當然,Wnt/β-catenin麾下也不乏王牌武將,號稱“八大金剛”

①Wnt家族分泌蛋白

在Wnt信號通路中充當配體,激活信號通路,沒有Wnt,β-連環蛋白不會在細胞質中積累。

②β-連環蛋白(β-catenin)

在胞質中積累繼而向細胞核轉位,被認為是Wnt信號通路被激活的標志,同時也參與細胞間的黏附。

③膜受體卷曲蛋白(Fzd/Frz)

分泌型糖蛋白Wnt的細胞膜上受體,為7次跨膜蛋白,結構類似于G蛋白偶聯型受體。N端有一個富含半胱氨酸的CRD結構域,能與Wnt結合。

④蓬松蛋白(Dsh/Dvl)

經過Wnt蛋白處理后,Dsh/Dvl開始過度磷酸化,并抑制糖原合成激酶,進而促進β-catenin穩定。

⑤糖原合成激酶3(GSK3)

是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在沒有Wnt信號時,GSK3能將磷酸基團加到β-Catenin N端的絲氨酸/蘇氨酸殘基上,促進了β-Catenin的泛素化及降解。

⑥支架蛋白(Axin)

作為一種支架蛋白,能與APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解復合物。

⑦結腸腺瘤性息肉病基因(APC)

在Wnt信號不存在的情況下,GSK-3β使APC/β-Catenin/Axin復合體的三個成員磷酸化作為泛素提供識別位點,促使β-Catenin降解。

⑧T細胞因子/淋巴增強因子(TCF/LEF)

是一類具有雙向調節功能的轉錄因子,可與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。

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另外,也有眾多“太保”如輔助受體LRP5/6、酪蛋白激酶(CK1)等,這些成員彼此之間合縱連橫,助力Wnt/β-catenin運籌帷幄,決勝千里。


圖1 Wnt/β-catenin信號通路潛在的治療靶點[1]

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Wnt/β-catenin“混世之道”

一、當細胞缺乏Wnt信號時

β-catenin結合在由Axin介導形成的胞質復合物上,并被復合物中GSK3磷酸化,磷酸化的β-catenin通過β-Trcp泛素化后被蛋白酶體識別和降解,因而細胞質中β-catenin的水平很低,細胞核內受Wnt信號調控的靶基因處于轉錄的抑制狀態。

二、Wnt信號水平較高時

膜受體Frizzled與Wnt信號結合,同時與LRP5/6胞質域結合的Axin胞質復合物一起,導致Dvl被激活,GSK3和β-catenin的胞質蛋白復合物解離,從而避免β-catenin被GSK3磷酸化,使β-catenin的水平在細胞質中維持穩定。游離的β-catenin轉位到細胞核內,與核內TCF等轉錄因子結合,調控靶基因的表達。Wnt/β-catenin面對敵人挑釁行為時,大顯身手,鎮守城門。


圖2 Wnt/β-catenin信號通路圖[2]

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?Wnt/β-catenin“江湖老手”

Wnt/β-catenin通路是胚胎發育中最重要的調控途徑之一,對多細胞生物體軸的形成和分化、組織器官建成、組織干細胞的更新等至關重要。該通路的異?;罨瘯е露喾N疾病的發生與發展,如肥胖、纖維化疾病、阿爾茨海默病和癌癥等。江湖險惡行路難,對于不同的敵方入侵,Wnt/β-catenin有哪些“應戰策略”。

Wnt/β-catenin與腫瘤

1、通過建立黑色素瘤細胞裸鼠移植模型,研究人員確認在黑色素瘤細胞上增加維生素D受體(VDR),能夠減少Wnt/β-catenin通路的活性,從而減緩黑色素瘤細胞的生長,并阻止黑色素瘤細胞向小鼠肺部擴散[3]


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2、RUNX1在上皮腫瘤中起著致癌和抗癌基因的作用,RUNX1異常升高可促進結直腸癌(CRC)的發生,這是通過激活Wnt/β-catenin信號通路和上皮-間質轉化(EMT)來促進CRC轉移的[4]。


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3、研究人員在探索血根堿(IS0030)對CRC細胞活性實驗中發現,血根堿(IS0030)通過抑制Wnt/β-catenin信號通路,上調E-cadherin,下調Ncadherin、Snail、MMP2和MMP9等基因的表達,最終阻止EMT現象的發生[5]。


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Wnt/β-catenin與肥胖

研究人員發現激活Wnt/&

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