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1、Wnt与Notch信号转导,一、Wnt信号通路,int-1癌基因： MMTV(小鼠乳腺肿瘤病毒)插入(insertion)该基因时，诱发小鼠乳腺癌。 Wnt： 相当于果蝇的Wingless (Wg)基因。,Wnt 信号转导途径 Wnt基因调控的信号转导系统 进化保守 在胚胎发育、器官形成中起作用 参与肿瘤的形成,Wnt信号通路组成及信号转导途径,Wnt信号通路的主要成员 Wnt蛋白(配体) Wnt受体 Dishevelled(Dsh/Dvl)蛋白 多蛋白复合体 -连环蛋白(-catenin) 糖原合成酶激酶 (glycogen synthase kinase-3，GSK-3) 轴蛋白(Axin
2、/Conduction) APC(adenomatous polyposis coli),Wnt蛋白： 原癌基因家族编码产物 分泌性糖蛋白 人类含有19种wnt基因 尽管结构相似，但功能不同 具有不同的生物学活性,Wnt受体： Frizzled家族蛋白 低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP) Frizzled家族蛋白： 7次跨膜蛋白 胞外Cys富集域和跨膜域高度保守 人类有10个成员,低密度脂蛋白受体相关蛋白： ( Low density lipoprotein receptor related protein , LRP ) 单跨膜蛋白 胞外域直接结合Wnt蛋白 Wnt 辅受体 胞内部分结合轴蛋
3、白 哺乳动物的两个同源体 LRP5、 LRP6,Dishvelled(Dsh/Dvl)蛋白： 胞质蛋白 Wnt信号转导的正性调节物 受体复合体的下游 -连环蛋白的上游 哺乳动物的3个同源体 DVI 13 含有CK1、CK2和轴蛋白结合部位,PDZ域： 其名称来自于含有同样重复序列的3种蛋白 PSD 95 果蝇盘状巨大肿瘤抑制蛋白Dlg 哺乳动物闭锁小带蛋白ZO-1,多蛋白复合体： -连环蛋白(- catenin： 首先作为与E-钙依粘连蛋白(E-Cadherin 的胞质域相互作用的人类蛋白被提出 与果蝇的Arm和爪蟾的-连环蛋白同源 Wnt信号转导的重要中介物 N端 调节其稳定性 C端 转录激
4、活作用,The Multiple roles of - catenin,轴蛋白(Axin: Wnt信号转导的负性调节物 小鼠的同源物称为Conductin 哺乳动物有2个同源体,GSK-3 ( glycogen synthase kinase -3 : Ser/Thr蛋白激酶 组成性激酶活性 Wnt信号转导途径中的关键酶 人类的同源物 GSK-3 、GSK-3,APC ( Adenomatous polyposis coli : 抑癌基因编码产物 含有几个不同保守结构域的大分子蛋白 在Wnt信号转导途径中起重要作用,Tcf/Lef(lymphoid-enhance-factor/T cell
5、factor)： 是一类具有相关的HMG盒的转录因子 已鉴定出4个人类同源物 表达具有组织特异性 以复合体形式发挥作用 无Wnt信号时，与阻遏物结合， 抑制靶基因转录,多蛋白复合体,Wnt通路的胞内信号至少可分为4个分支： 典型Wnt/ - 连环蛋白信号通路 平面细胞极性通路 Wnt/Ca2+通路 调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的胞内通路,说明： -连环蛋白的稳定性与其磷酸化状态有关 Dsh/Dvl蛋白可抑制GSK-3活性 CK是调节-连环蛋白稳定的一个关键正性调控分子 核内的- 连环蛋白与Tcf/Lef家族的转录因子相互作用，激活Wnt靶基因转录 已知的Wnt靶基因有50多个,Modula
6、tors of Wnt- signaling,2.平面细胞极性通路 (the planar cell polarity pathway 激活JNK并指导非对称细胞骨架形成及细胞形态的协同极化 不依赖于- 连环蛋白 涉及GTP酶Rho和JNK相关级联分子 Nkd蛋白是Wnt信号的拮抗分子 但能激活JNK,3. Wnt/Ca2+通路 最初证据来源于斑马鱼和爪蟾的研究 Wnt-5A能刺激细胞内Ca2+的释放 有Frizzled-2(Rfz-2)参与 Ca2+激活CaMK和PKC,(二) Wnt信号与胚胎体轴和中胚层模式的建立 体轴的形成需要- 连环蛋白以及Wnt/ - 连环蛋白通路信号分子参与。 背
7、前侧- 连环蛋白的聚集 最早标志 - 连环蛋白的过表达，可诱导胚胎产生额外体轴。, - 连环蛋白调节的典型Wnt信号参与前后轴的形成 - 连环蛋白敲除的胚胎， 可发生细胞的错误定位，从而不能形成中胚层。 抑制Wnt信号是脊椎动物体廓形成后期阶段的关键因素。 Wnt拮抗分子能诱导头的形成。,(三) Wnt信号与器官发生 Wnt信号参与大脑的形成 Wnt 3a敲除的小鼠胚胎，大脑海马回发育受损 Lef 纯合子突变可导致小鼠胚胎缺少全部海马回 Wnt/ Lef/tcf基因协同作用，共同参与大脑海马回的发育。, Wnt信号参与生长锥的重建和多突触球状环 (苔状神经纤维与颗粒细胞相接触时) 的形成。 参
8、与轴突形成的起始过程： Wnt 7 a能诱导苔状神经纤维中轴突和生长锥的重建 Wnt 7a能诱导突触素的汇集, Wnt信号参与脊椎动物的肢体起始和顶端外胚层脊的形成 三种Wnt信号分子( Wnt2b、Wnt3a、Wnt8c)是信号转导的关键诱导者。 依赖于与FGF信号通路的对话 FGF与Wnt 信号的信息交流也与内耳的形成有关。,(四) Wnt信号与细胞特化和干细胞分化 干细胞 (stem cells) 存在于多种组织 分化为多种细胞类型的多潜能细胞 受刺激时，产生祖细胞(progenitor) 最终成为终末分化细胞 Wnt信号/ - 连环蛋白信号通路控制了皮肤干细胞的分化。, 皮肤干细胞存在
9、于毛囊膨突 毛囊角质细胞 毛囊间表皮 - 连环蛋白基因缺失，阻止毛囊细胞系分化 - 连环蛋白与LEF-1和TCF-3协同作用调节皮肤干细胞向毛囊分化,(五) Wnt信号与肿瘤发生 早期证据 小鼠乳腺癌 乳腺癌 Wnt通路异常 结肠癌、黑色素瘤、原发性肝癌 信号通路中成分改变，即：APC、轴蛋白、 - 连环蛋白的突变或缺失 Wnt通路的激活突变是小肠早期恶性前病变的主要遗传改变。,正常结肠上皮细胞,结肠癌细胞,二、Notch信号通路 Notch基因编码高度保守的细胞表面受体 Notch信号影响细胞正常形态发生的多个过程 多能祖细胞的特化 细胞凋亡 细胞增殖 细胞边界形成,(一) Notch信号通
10、路成员 Notch配体 DSL家族 Notch受体 转录因子CSL 调节因子 加工或调节因子 Notch信号靶分子,Notch配体： Delta/Serrate/LAG-2 DSL家族 单次跨膜蛋白 起始Notch信号 Notch受体： 以二聚体形式存在 两个亚基 胞外亚基 (ECN) 跨膜亚基 (NTM),胞外亚基含有： EGFR: 结合配体 LNR: 阻止受体异常激活 跨膜亚基中的ICN： RAM: 结合转录因子CSL ANK : 同源性最高 PEST序列: 差异性最为明显 NCR: 具有调节功能活性 TAD: 转录激活作用,转录因子CSL ： CBF1/RBP-J 哺乳类 Su (H)
11、果蝇 LAG1 线虫 调节因子： Fringe(FNG) 胞外 Deltex(Dtx) 胞内 Numb 胞内,加工或调节因子： 起始或调节受体的蛋白裂解 早老素(presenilin) 金属蛋白酶(metalloprotease)等 Notch信号靶分子： Hairy/En(spl) 果蝇 Hes1和Hes5 人类,(二) 配体诱导的Notch信号通路 相邻细胞相互交流信息 参与许多发育过程 Notch的受体作用和转录因子相连蛋白的功能,关于adaptor protein 无酶活性 无转录活性 含有SH2、SH3域等保守性结构域 以及PTB、WW、PH、PDZ 域等 含有Pro和Tyr模体，分别与互补蛋白分子中SH3和SH2域结合 介导蛋白质-蛋白质间的相互作用,SH2结构域 能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合 。 SH3结构域 能与富含脯氨酸的肽段结合。 PH结构域(pleckstrin homology domain) 能与G蛋白的复合物结合 ,还能与肌醇磷脂结合 。,谢 谢 !,
