Wnt信号通路

一、Wnt信号通路简介

Wnt在1982年shou次在小鼠胰腺癌中发现，由于此基因激活依赖小鼠乳腺癌相关病毒基因的插入，因此，当被命名为Int-1。之后的研究表明，Int1基因在小鼠正常胚胎发育中发挥重要作用，与果蝇的无翅（Wingless）基因功能相似，均可控制胚胎的轴向发育。此后大量研究提示Int1基因在神经系统胚胎发育中的重要性。因两者基因与蛋白功能的相似性，研究者将Wingless与Int1合并，赋名为Wnt基因。人Wnt基因定位于12q13。在胚胎发育中，Wnt基因调控的重要信号传导系统统称为Wnt通路。

二、Wnt信号通路的构成

Wnt信号通路是一个复杂的调控网络，目前认为它包括三个分支：

经典Wnt信号通路，即Wnt/β-cantenin信号通路

Wnt/PCP通路，(planner cell polarity pathway)

Wnt/Ca²⁺通路，由Wnt5a和Wnt11激活

这3条信号通路主要成分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受体Frizzled家族、CK1、Deshevelled、GSK3、APC、Axin、β-Catenin、以及转录因子TCF/LEF家族。

不过我们一般提到Wnt信号通路，主要指的还是由β-catenin介导的经典Wnt 信号通路，下面我们就此简单介绍下Wnt信号通路的主要组成部分：

①、Frizzled (Fzd或Frz)

分泌型糖蛋白Wnt的细胞膜上受体，为7次跨膜蛋白。FZD胞外的N端有一个富含半胱氨酸的结构域（cysteine rich domain, CRD），能与Wnt结合。

②、Dishevelled (Dvl)

Dvl蛋白在细胞质中接受上游信号，通过抑制APC、Axin以及GSK3β等蛋白形成的复合物的功能，稳定细胞质中游离状态的β-Catenin蛋白。细胞质中积累的β-Catenin蛋白进入细胞核与TCF/LEF家族的转录因子结合，从而开启了下游靶基因的转录。

③、GSK3β

是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在没有Wnt信号时，GSK3β能将磷酸基团加到β-Catenin N端的丝氨酸/苏氨酸残基上，磷酸化的β-Catenin经β-TRCP泛素化共价修饰后，被蛋白酶体（proteasome）降解。

④、酪蛋白激酶1(casein kinase 1，CK1)

能将β-Catenin的Ser45位点磷酸化，随后GSK3β将β-Catenin的Thr41、Ser37、Ser33位点磷酸化。

⑤、Axin

是一种支架蛋白，具有多个与其它蛋白作用的位点，能与APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解复合物。此外它还与Dvl、PP2A等Wnt信号的其它组分相互作用。

⑥、TCF/ LEF

是一类具有双向调节功能的转录因子，它与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。

简单来说，当细胞没有接受Wnt信号刺激时 (Wnt Off)，细胞质内的Axin、APC和GSK3β形成毁灭复合体（destruction complex），与β-Catenin结合并使其被磷酸化后，最终通过泛素化修饰而降解。

在Wnt激活过程中，Dvl是一个重要的效应分子，当Wnt与其膜受体FZD结合后 (Wnt On)，激活胞内蛋白Dvl并抑制GSK3β等蛋白形成的β-Catenin降解复合物的降解活性，稳定细胞质中游离状态的β-Catenin蛋白。胞浆中稳定积累的β-Catenin进入细胞核后结合LEF/TCF转录因子家族，启动下游靶基因 (如c-myc、Cyclin D1等) 的转录。

三、细胞可依赖

通过基因沉默事件导致细胞依赖于WNT信号通路：Wnt信号通路广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中，是一类在物种进化过程中高度保守的信号通路。Wnt信号在动物胚胎的早期发育、器官形成、组织再生和其它生理过程中，具有至关重要的作用。如果这条信号通路中的关键蛋白发生突变，导致信号异常活化，就可能诱导癌症的发生。在正常的结肠上皮细胞中，分泌性的frizzled相关蛋白（SFRPs）的功能是与WNT竞争性地同Wnt受体Frizzled结合，从而拮抗Wnt信号。当Wnt信号失活，腺瘤息肉病基因（APC）复合物磷酸化β-catenin，导致β-catenin降解。这便阻止了β-catenin的核内沉积，则不能激活转录因子（TCF），最终导致细胞进7入分化并保持结肠上皮细胞处于动态平衡状态。通过表观遗传调控的基因沉默使得SFRP表达缺失，即“表观遗传调控门控基因"缺失，Wnt信号通路激活，促进细胞增殖以及存活而不进入分化。c持续性的激活Wnt信号使得信号通路中的其他分子有可能发生突变，例如长时间失活APC复合物，即“遗传调控门控基因"缺失，进一步激活Wnt信号通路，从而促进肿瘤的发展。