Wnt/β-catenin 信號(hào)通路

Wnt/β-catenin信號(hào)通路是依賴于β-catenin蛋白介導(dǎo)的一類Wnt信號(hào)通路，見(jiàn)圖2。

圖2. Wnt/β-catenin信號(hào)模式圖 [38]

Wnt/β-catenin信號(hào)通路由Wnt配體蛋白與七次跨膜蛋白FZD受體結(jié)合而啟動(dòng)，當(dāng)Wnt配體蛋白會(huì)與靶細(xì)胞膜上的Wnt信號(hào)受體FZD和共受體LRP5或LRP6形成的異源二聚體相互作用[50]，Dishevelled蛋白會(huì)被招募到細(xì)胞膜和FZD結(jié)合[7,25,29,52]，而通過(guò)被招募到細(xì)胞膜上的Dishevelled蛋白和Axin相互作用，Axin-GSK3蛋白復(fù)合物也被招募到細(xì)胞膜處[50]。GSK3[51]和Cdk14(PFTK1)-Cyclin Y有絲分裂激酶磷酸化LRP5/6受體胞內(nèi)段[8]，隨后，LRP5/6受體胞內(nèi)段會(huì)進(jìn)一步被CK1g磷酸化[9,56]。Dishevelled蛋白與FZD的結(jié)合提供了一個(gè)平臺(tái)給予LRP5/6受體胞內(nèi)段和Axin結(jié)合[38]。

胞質(zhì)β-catenin是Wnt/β-catenin信號(hào)通路傳導(dǎo)所必須的，而β-catenin的穩(wěn)定性受到降解復(fù)合體的調(diào)控，APC、CK1a/d、GSK3a/b、Axin和β-catenin構(gòu)成了降解復(fù)合體[38]。在沒(méi)有Wnt配體到達(dá)靶細(xì)胞時(shí)，N端β-catenin先后被CK1、GSK3磷酸化[33]，而磷酸化的β-catenin會(huì)被β-TrCP蛋白誘導(dǎo)泛素化隨后被蛋白酶體降解[1,24]，而當(dāng)FZD和LRP5/6受體因Wnt配體刺激下形成Wnt-FZD-LRP5/6復(fù)合體時(shí)，β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)的累積，這一過(guò)程目前存在著兩種分子機(jī)制的假說(shuō)：

第一種，降解復(fù)合體被重定位到細(xì)胞膜，而磷酸化的LRP受體可能直接抑制了GSK3的活性[49]，在降解復(fù)合體中的磷酸化的β-catenin泛素化過(guò)程受阻，使得降解復(fù)合體被磷酸化的β-catenin所飽和占據(jù)，從而造成了新合成出的β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中的累積[2,32]。

第二種，Wnt-FZD-LRP復(fù)合體的形成動(dòng)態(tài)調(diào)控了β-catenin的磷酸化[17]，且使Axin蛋白去磷酸化，引起Axin和LRP以及β-catenin脫離，因而抑制了β-catenin的磷酸化[23]。

當(dāng)β-catenin沒(méi)有在胞質(zhì)中累積時(shí)，TCF轉(zhuǎn)錄因子和Groucho蛋白結(jié)合轉(zhuǎn)錄抑制靶基因的表達(dá) [6,42]。在胞質(zhì)中大量累積了β-catenin后，β-catenin入核，Groucho/TLE轉(zhuǎn)錄抑制蛋白會(huì)被UBR5泛素化而失活[12]，而β-catenin會(huì)和TCF結(jié)合并使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄激活蛋白，進(jìn)而轉(zhuǎn)錄激活下游的靶基因，雖然其它的一些非TCF轉(zhuǎn)錄因子也被暗示參與介導(dǎo)了Wnt/β-catenin信號(hào)，但在哺乳動(dòng)物細(xì)胞和果蠅中TCF作為最終的effectors介導(dǎo)了所有Wnt/β-catenin信號(hào)靶基因的直接激活[38]。

Wnt/PCP 信號(hào)通路

Wnt/ PCP 信號(hào)通路是一類不依賴于β-catenin的Wnt信號(hào)通路，見(jiàn)圖3。

圖3. Wnt信號(hào)總覽模式圖

PCP即平面細(xì)胞極性 Planar cell polarity，Wnt/PCP信號(hào)通路起始于Wnt配體和受體FZD結(jié)合，激活的FZD激活Dishevelled蛋白和G蛋白三聚體，并形成Dishevelled復(fù)合體的組裝。而激活的Dishevelled激活小GTPases Rho和Rac。Rho 活化過(guò)程需要 Daam-1 參與，且Rho可同時(shí)激活 Rho-相關(guān)激酶 ROCK。Rac 活化則不依賴于 Daam-1，且可激活C-Jun N末端激酶 (JNK) ，因而調(diào)控了肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架和細(xì)胞粘附[15,20,46,47]。

Wnt/PCP 通路往往與細(xì)胞的極性，排列，遷移有關(guān)。毛發(fā)的平面極性，果蠅小眼或耳蝸中感覺(jué)毛細(xì)胞的排列，以及匯聚延展過(guò)程中的細(xì)胞遷移，都與Wnt/PCP通路有關(guān)[39,46]。

Wnt/Ca2+信號(hào)通路

Wnt/Ca²⁺信號(hào)通路也是一類不依賴于β-catenin的Wnt信號(hào)通路，見(jiàn)圖3。Wnt蛋白和FZD受體結(jié)合后激活Disheveled，進(jìn)一步通過(guò)G蛋白激活PLC，從而產(chǎn)生DAG和IP3，上調(diào)細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺。

另一方面，Disheveled的激活會(huì)活化cGMP特異的磷酸二酯酶PDE6，降低細(xì)胞內(nèi)的cGMP，而使PKG失活，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺濃度升高。Ca²⁺濃度升高會(huì)升高會(huì)激活下游通路，可能調(diào)控細(xì)胞粘附，或是抑制經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，或是激活CaMKII并通過(guò)NF-AT轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄下游基因[10,30,36,47]。Wnt/Ca²⁺信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞粘附及原腸形成中的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)起著重要作用[15,26]。

多種分子機(jī)制調(diào)節(jié)著Wnt/β-catenin信號(hào)的強(qiáng)度，見(jiàn)圖4，包括在Wnt/β-catenin信號(hào)通路的配體，受體，胞內(nèi)和細(xì)胞核層面[50]。

圖4. Wnt/β-catenin信號(hào)負(fù)反饋調(diào)節(jié)模式圖 [50] 

在配體層面，Tiki蛋白切割N端的Wnt配體來(lái)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)[57]，而Notum蛋白去除Wnt配體蛋白的棕櫚酸修飾也可以同樣抑制Wnt/β-catenin信號(hào)[21,57]。而WIF或sFRPs蛋白可以通過(guò)直接和Wnt配體蛋白結(jié)合來(lái)阻止Wnt配體蛋白和受體復(fù)合物的結(jié)合[19,31,40,54]，以此來(lái)達(dá)到抑制Wnt/β-catenin信號(hào)的效果。

在Wnt/β-catenin信號(hào)受體層面，Dkk1通過(guò)和Wnt配體競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合LRP5/6來(lái)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)[3,48]。而Rnf43和Znrf3是一類跨膜E3泛素化連接酶，參與了FZD受體的內(nèi)吞和蛋白降解，從而降低了Wnt/β-catenin信號(hào)強(qiáng)度[16,27]。

在Wnt/β-catenin信號(hào)胞內(nèi)層面，Axin蛋白的水平增加了降解復(fù)合物的形成，因而促進(jìn)了β-catenin的降解，以形成對(duì)Wnt/β-catenin信號(hào)的負(fù)反饋[13]。NKD1也在胞內(nèi)層面抑制Wnt/β-catenin信號(hào)，其可能的機(jī)制是結(jié)合并抑制Dishevelled蛋白[43]，而也有可能是NKD1直接和β-catenin蛋白相互作用并阻止其入核[53]。

最后在Wnt/β-catenin信號(hào)細(xì)胞核層面，神經(jīng)系統(tǒng)中ICAT蛋白直接和β-catenin結(jié)合而抑制其在核內(nèi)的活性，從而在具有時(shí)空性地抑制Wnt/β-catenin信號(hào)后向化的活性[45]。