什么是ABclonal ?

ABclonal-第四代重组兔单抗先行者!

一篇文章带你读懂什么是Wnt/β-Catenin信号通路

 

导读

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。1982年,R. Nusse和H.E. Varmus在小鼠乳腺癌细胞中克隆得到第一个Wnt基因,最初它被命名为Int1(integration 1)。后来的研究发现小鼠Int基因与果蝇的无翅基因wg(wingless)为同源基因,因而将两者合称为Wnt。H.E. Varmus 本人也因他在癌症研究中的杰出贡献而获得1989年的诺贝尔生理医学奖。

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。

《一篇文章带你读懂什么是Wnt/β-Catenin信号通路》

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

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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。

ABclonal针对Wnt/β-Catenin信号通路研究,利用第四代重组兔单抗技术(图1)制备了beta Catenin(货号A19657),Wnt5a(货号A19133),Phospho-GSK3B-S9(货号AP1088),APC(货号A17912),TCF7L2(货号A19548)和c-Myc(货号A19032)高质量重组兔单抗。

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ABclonal第四代重组兔单抗制备流程

ABclonal第四代重组兔单克隆抗体制备采用创新的细胞分选、富集、生物信息学和重组单克隆抗体技术,直接从B细胞中获得理想的兔单克隆抗体。ABclonal在加强自身抗体升级的同时,也可对外承接兔单抗定制服务。

 

案例展示

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参考文献

[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.

 

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