一篇文章带你读懂什么是Wnt/β

Wnt信号通路想必大家都很熟悉，下面我们通过一组数据来看看它的研究热度。在Pubmed上进行搜索结果显示：从2005年开始NCBI上每年收录的文章已经破百，2016年的研究热度破千，2019年截至今日已经超过1500篇文章收录。

Wnt是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。Wnt分泌后能与细胞表面特异性受体互相作用，通过一系列下游蛋白的磷酸化和去磷酸化过程，引起β-Catenin积累。β-Catenin是一种多功能的蛋白质，在细胞连接处与E-Cadherin相互作用，参与形成黏合带，而游离的β-Catenin可进入细胞核，调节基因表达，其异常表达或激活能引起肿瘤。

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

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，通过β-Catenin激活基因转录； ➤ Wnt/PCP通路（Planar cell polarity pathway），通过小G蛋白激活JNK（c-Jun N-terminal kinase）来调控细胞骨架重排； ➤ Wnt/Ca2+通路，通过释放胞内Ca2+来影响细胞粘连和相关基因表达。 一般提到Wnt信号通路主要指的是由β-Catenin介导的经典Wnt信号通路。

1、最新进展

最近，有很多科学家做了此条信号通路相关的工作，英国利兹大学研究人员发现，维生素D可以影响黑色素瘤细胞的发育过程，从而降低黑色素瘤带来的危害性，文章发表在11月份Cancer Research上，文章通过对实验鼠的实验，研究人员确认在黑色素瘤细胞上增加VDR，能够减少Wnt/β-catenin通路的活性，减缓黑色素瘤细胞的生长，还可以阻止黑色素瘤细胞向小鼠肺部扩散[1]。RUNX1在上皮肿瘤中起着致癌基因和抗癌基因的作用，并且RUNX1异常升高可促进结直肠癌（CRC）的发生，2019年8月份发表在Cancer Research上，该研究结果首次证明RUNX1通过激活Wnt/β-连环蛋白信号通路和EMT促进CRC转移[2]。研究显示，Wnt与其他信号通路相互整合，促进EMT的发生发展过程。RTK/Ras/MAPK通路中的MAPK 和PI3K/ILK/PKB通路中的PKB均具有抑制GSK-3β活性的功能，因此这两条通路能够与Wnt/β-catenin信号通路共同作用于GSK-3β，上调Snail的水平，进而降低E-Cadherin的表达，促进EMT的发生和肿瘤转移。Wnt信号还能够激活Wnt-Ca2+、Wnt-JNK等非典型通路及其它通路，其中Wnt-Ca2+通过钙离子依赖性蛋白激酶、钙调蛋白和转录因子NFAT发挥作用；Wnt-JNK信号通路通过Dsh激活JNK，并迁移入核，调节转录因子c-jun、ATF2、Elk1、DPC4、p53等的活性而起作用。这些非典型通路的活化，在EMT和肿瘤侵袭转移过程也发挥了重要的作用。

2、通路机制

当细胞没有接受Wnt信号刺激时，细胞质内大部分的β-Catenin与细胞膜上Cadherin蛋白结合使之附着于细胞骨架蛋白肌动蛋白上，参与细胞的黏附作用。而少部分的β-Catenin被磷酸化后，与GSK3β等形成降解复合物，最终通过泛素化修饰而降解。Wnt信号的激活就是指分泌型的配体蛋白Wnt与膜表面受体蛋白FZD结合后，激活胞内蛋白DVL。DVL通过抑制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。我们可以把Wnt信号通路简单概括为：Wnt→FZD→DVL→β-Catenin降解复合体解散→β-Catenin入核→TCF/LEF→下游基因转录。

3、经典Wnt信号通路的主要成分

➤ 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，结构类似于G蛋白偶联型受体。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（Dsh或Dvl）： Dsh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. CK1（casein kinase 1，酪蛋白激酶1）： 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Dishevelled、PP2A（protein phosphatase 2A）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。

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案例展示

Wnt/β-Catenin信号通路相关抗体推荐

[1]Sathya Muralidhar, Anastasia Filia, Jérémie Nsengimana, et.al. Vitamin D-VDR signaling inhibits Wnt/beta-catenin-mediated melanoma progression and promotes anti-tumor immunity. Cancer Research November 5, 2019 [2]Li Q, Lai Q, et al., RUNX1 promotes tumour metastasis by activating the Wnt/β-catenin signalling pathway and EMT in colorectal cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2019 Aug 1;38(1):334. doi: 10.1186/s13046-019-1330-9.