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(最新整理)WNT信號通路資料2021/7/261(最新整理)WNT信號通路資料2021/7/261Wnt/β-catenin信號

轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑2021/7/262Wnt/β-catenin信號

轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑2021/7/26Wnt信號通路

人類Wnt基因家族由19個成員組成,編碼具有22或24個半胱氨酸殘基的保守糖蛋白。

Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可以分為決定細胞命運的經(jīng)典途徑和控制細胞運動及組織極性的非經(jīng)典途徑。2021/7/263Wnt信號通路人類Wnt基因家族由19個成員組成Wnt途徑的發(fā)現(xiàn)

Wnt基因于1982年發(fā)現(xiàn),最初是作為小鼠乳腺腫瘤病毒優(yōu)先整合的位點而被鑒定的,該基因能在細胞間傳遞增殖和分化信息,是一種癌基因,當(dāng)時被命名為Int基因(小鼠Int-1和Int-3)。隨后發(fā)現(xiàn)它與果蠅的無翅基因(wingless)屬直相同源基因(orthologousgene),從而將二者結(jié)合命名為Wnt基因。隨著研究的不斷深入人們發(fā)現(xiàn)Wnt基因家族非常龐大,為多基因家族,其基因結(jié)構(gòu)從低等的無脊椎動物到脊椎動物乃至人類具有高度保守性,其同源序列達27-83%,對動物的生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。Wnt基因編碼的WNT蛋白,可啟動細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑,傳導(dǎo)生長刺激信號,參與不同的發(fā)育機制,如細胞分化,移行,以及決定細胞命運的增殖等。因其啟動蛋白為WNT蛋白,故命名為Wnt信號途徑。2021/7/264Wnt途徑的發(fā)現(xiàn)Wnt基因于1982年發(fā)

1996年,Wnt途徑的主要成員被相繼確定和克隆。研究發(fā)現(xiàn),這一信號途徑主要包括三個環(huán)節(jié),即由Wnt配體與胞膜受體的特異性結(jié)合,引發(fā)胞內(nèi)一系列級聯(lián)反應(yīng),進而調(diào)節(jié)核內(nèi)的基因表達。傳統(tǒng)的信號途徑系統(tǒng)觀點認為,信號是從細胞表面到細胞核的線性傳遞。Wnt信號途徑的起點為胞膜,由分泌性信號蛋白Wnt,通過跨膜的受體蛋白,經(jīng)由多種細胞內(nèi)蛋白將信號傳至細胞核內(nèi)。這點上看,它是一種與傳統(tǒng)觀點相一致的信號途徑系統(tǒng)。然而許多研究發(fā)現(xiàn),Wnt途徑和其他細胞功能、信號傳遞過程相互交叉,不是直線型的結(jié)構(gòu),而是一個網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)模式,具有幾個關(guān)鍵調(diào)控點。2021/7/2651996年,Wnt途徑的主要成員被相繼確定Wnt途徑總的框架1.Wnt/β-cantenin途徑,即典型的Wnt/β-cantenin信號途徑(canonicalWnt/β-canteninpathway)。該途徑通過β-cantenin的核易位,激活靶基因的轉(zhuǎn)錄活性。2.平面的細胞極性途徑(planarcellpolaritypathway),涉及RhoA和JunN端激酶以及細胞骨架的重排。目前還沒有實驗資料證明該途徑參與腫瘤的發(fā)展。3.Wnt/ca2+途徑,由Wnt5a和Wnt11激活,增加胞內(nèi)Ca2+含量,激活蛋白酶C、磷脂酶C和轉(zhuǎn)錄因子NF-AT。Wnt/Ca2+途徑可以和典型的Wnt/β-cantenin信號途徑相互作用,但是該途徑在腫瘤發(fā)生中是否起作用尚不清楚。2021/7/266Wnt途徑總的框架1.Wnt/β-cantenin途徑,即典

Wnt信號途徑

2021/7/267Wnt信號途徑2021/7/267Wnt途徑的組成和實現(xiàn)

研究Wnt途徑的組成,主要運用基因和分子生物學(xué)相結(jié)合的手段加以分析與認定,Wnt途徑候選分子的確定標準為:該分子失去功能顯性,則Wnt信號途徑的功能即消失,而該分子獲得功能時,Wnt信號途徑也同時具有功能。經(jīng)過十多年的研究,目前認為Wnt途徑的主要組成為:Wnt信號蛋白,胞膜受體FZD家族,胞漿內(nèi)β-catenin、Dsh、APC、GSK3等蛋白分子,細胞核內(nèi)LEF/TCF轉(zhuǎn)錄因子家族等。2021/7/268Wnt途徑的組成和實現(xiàn)研究Wnt途徑的組成,胞內(nèi)信號傳遞

Wnt信號進入胞內(nèi)后,將信號傳遞給Dishevelled(Dsh),活化的Dsh抑制由Axin、APC(adenomatouspolyposiscoli)和GSK-3β(serin/threonineglycogensynthasekinase3β)組成的復(fù)合物的活性,使β-catenin不能被GSK-3β磷酸化。磷酸化的β-catenin才可通過遍在蛋白化(ubiquitination)而被胞漿內(nèi)的蛋白酶體所降解,由于非磷酸化的β-catenin不能被蛋白酶體降解,從而導(dǎo)致β-catenin在胞漿內(nèi)積聚,并移向核內(nèi)。當(dāng)游離的β-catenin進入細胞核內(nèi),即可與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF(T-cellfactor/Lymphoidenhancerfactor)結(jié)合,激活TCF轉(zhuǎn)錄活性,調(diào)節(jié)靶基因的表達。因此,β-catenin是否磷酸化是該信號傳遞的關(guān)鍵因素。2021/7/269胞內(nèi)信號傳遞Wnt信號進入胞內(nèi)后,將信號傳2021/7/26102021/7/2610靶基因

目前已經(jīng)研究鑒定出多種Wnt途徑的靶基因,它們在細胞增殖、分化以及腫瘤形成中起重要作用。主要包括:細胞周期和凋亡相關(guān)基因c-myc和cyclinD1,生長因子如VEGF(vascularendothelialgrowthfactor),胃泌素(gastrin)、HGF(hepatocytegrowthfactor)、c-met等。參與腫瘤進展的基因MMP7(matrilysin)、MMP26、CD44和Nr-CAM,轉(zhuǎn)錄因子ITF-2(immunoglobulintranscriptionfactor-2)和Id2,其他靶基因如COX-2等.由于這些因子在細胞增殖、分化以及腫瘤發(fā)生發(fā)展中分別體現(xiàn)不同的特點,因此Wnt信號傳遞是一種由多因子組成、涉及多個環(huán)節(jié)、多種調(diào)控的復(fù)雜過程。2021/7/2611靶基因目前已經(jīng)研究鑒定出多種Wnt途徑的靶基因2021/7/26122021/7/2612

在正常生長的成熟機體中,細胞的生長、增殖和分化等具有一定的規(guī)律性和有序性。有限生長的細胞在沒有Wnt信號時,Wnt通路呈關(guān)閉狀態(tài)。但當(dāng)Wnt途徑激活時,就可能導(dǎo)致許多細胞出現(xiàn)災(zāi)難性的變化,使細胞發(fā)生異常的增生和分化,導(dǎo)致腫瘤形成。2021/7/2613在正常生長的成熟機體中,細胞的生長、增殖和分化

Wnt途徑異常激活主要見于:1)組成Wnt途徑的蛋白、轉(zhuǎn)錄因子或基因被破壞或變異,導(dǎo)致該途徑關(guān)閉或局部途徑異?;钴S;2)過多Wnt信號使整個途徑異?;钴S,細胞進行不必要的增殖;3)細胞內(nèi)其他因素通過Wnt途徑來刺激或誘發(fā)細胞產(chǎn)生異常反應(yīng)。2021/7/2614Wnt途徑異常激活主要見于:2021/7/26

在Wnt途徑中,β-catenin-TCF/LEF復(fù)合體無疑是Wnt途徑的樞紐。如前所述,Wnt途徑激活是以β-catenin定位變化-易位為基礎(chǔ),一旦β-catenin易位于細胞核內(nèi),與TCF/LEF結(jié)合,即可啟動Wnt途徑。因此,Wnt途徑的調(diào)控可分為兩部分:上游各組分結(jié)構(gòu)和功能變化導(dǎo)致β-catenin降解障礙,引起β-catenin胞漿內(nèi)積聚;核內(nèi)β-catenin激活TCF/LEF引起下游靶基因轉(zhuǎn)錄,通過推動細胞周期發(fā)展或產(chǎn)生異常蛋白,使細胞發(fā)生癌變。2021/7/2615在Wnt途徑中,β-catenin-TCF/LE

β-catenin是第一個被確定為Wnt途徑的成員。在細胞內(nèi),β-catenin具有二個定位池:一個是位于細胞膜,與E-cadherin和α-catenin形成粘附復(fù)合體,參與細胞黏附;另一個則在胞漿。β-catenin基因定位于3p21,由16個外顯子組成,其中外顯子3的第37,33,41,45位密碼子編碼區(qū)域構(gòu)成β-catenin蛋白的NH2末端,是GSK3的結(jié)合部位,也是致癌活化的位點,該區(qū)域的定向突變或缺失可導(dǎo)致β-catenin活性過高,致使GSK3對β-catenin降解受阻,β-catenin在胞漿內(nèi)積聚。Clements對311例胃癌標本進行β-catenin的檢測,發(fā)現(xiàn)29%病例存在β-catenin核內(nèi)易位,19%存在3號外顯子突變。2021/7/2616β-catenin是第一個被確定為Wnt途徑的

研究發(fā)現(xiàn),許多腫瘤中存在著不同程度的β-catenin基因突變。如結(jié)直腸癌、肝細胞癌、甲狀腺癌、卵巢癌和皮膚癌,β-catenin突變率可達50%以上,前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌和Wilms’瘤等為15%左右,胃癌為26%。突變位點多集中在外顯子3區(qū)域,特別是GSK3的結(jié)合部位。β-catenin的定位改變,除了受其本身基因突變的影響外,Wnt途徑上游各組分形態(tài)和功能的變化也可影響β-catenin的狀態(tài)。主要包括Wnt,APC,GSK-3和Axin。2021/7/2617研究發(fā)現(xiàn),許多腫瘤中存在著不同程度的β-cat

APC(adenomatouspolyposiscoli)是一種與結(jié)腸癌發(fā)生有關(guān)的抑癌基因。定位于5q21,長度10.4kb,編碼一組較大的多結(jié)構(gòu)域蛋白,屬于胞漿蛋白,具有支架蛋白的作用。APC蛋白、Axin和GSK3,可與β-catenin形成復(fù)合物,而促進β-catenin發(fā)生磷酸化,使β-catenin得以被蛋白酶降解。在固有的和散在的大多數(shù)結(jié)直腸腫瘤中,均已發(fā)現(xiàn)有APC基因的突變或缺失。APC基因突變可發(fā)生于任何外顯子,其中以第15外顯子(654-2843密碼子)最為常見[2000],1020-1169密碼子和1323-2075密碼子編碼區(qū)域被認為是β-catenin與APC的結(jié)合位點,該區(qū)域突變即導(dǎo)致β-catenin不能與APC結(jié)合,進而不能被GSK3磷酸化,以致β-catenin降解受阻而積聚于胞漿。因而APC是Wnt途徑的負調(diào)控因子。在其他癌癥如髓母細胞瘤,侵襲性纖維瘤病,乳腺癌等也可見APC異常。2021/7/2618APC(adenomatouspolypo

Axin具有多個蛋白-蛋白作用域,與APC一樣起支架蛋白的作用,是支架蛋白復(fù)合體的構(gòu)建基礎(chǔ)。Axin的RGS功能域(regulatorsofGproteinsignalingdomain),能與全長的APC結(jié)合,但不能與截短的無活性APC結(jié)合。APC-Axin-GSK-β-catenin形成復(fù)合物時,GSK靠近β-catenin而促使其磷酸化,因此也是Wnt途徑的負調(diào)控因子。在肝癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌等腫瘤中檢測到Axin基因突變,目前Axin被認為是抑癌分子,其基因突變可促進腫瘤的發(fā)生。2021/7/2619Axin具有多個蛋白-蛋白作用域,與APC一

GSK(serin/threonineglycogensynthasekinase3β)可使β-catenin磷酸化,磷酸化位點為β-catenin的4個N端位點(s33,s37,T4,s45),這些磷酸氨基作為β-catenin磷酸化的一種標志,表明它將被蛋白酶體通過水解而降解。GSK3是Wnt途徑的負調(diào)控因子,同時也是候選抑癌分子。在Wnt信號通路發(fā)生異常時是否存在GSK3的突變問題尚少探討,但已有在結(jié)腸癌中沒有檢測到GSK3突變的報道,GSK3是否具有其他功能,以及可能在其他途徑中發(fā)揮重要的作用還有待研究。2021/7/2620GSK(serin/threoninegly

DSH(Dishevelled)是Wnt途徑正調(diào)控因子,其N端的DIX域,可結(jié)合Axin,中央?yún)^(qū)的PDZ域,為蛋白-蛋白相互作用的位點,可結(jié)合多種蛋白質(zhì),如CKI-ε,CBP/Frat,酪蛋白激酶Ⅱ等,而其C端DEP域則具有調(diào)節(jié)細胞的極性及移動的作用。2021/7/2621DSH(Dishevelled)是Wnt途

Wnt分泌蛋白及其受體FZD在腫瘤中也可出現(xiàn)異常表達。在結(jié)腸癌、胃癌中,可見Wnt2、Wnt5A、FZD1/2表達明顯高于正常粘膜組織。但Wnt基因的突變和錯義表達與人類腫瘤的直接聯(lián)系迄今尚待闡明。To等對12例胃癌標本(7例為腸型,4例彌散型,1例混合型)檢測Wnt受體FzE3及其相關(guān)蛋白hsFRP的變化情況,研究發(fā)現(xiàn),75%病例存在FzE3表達上調(diào),同時也觀察到β-catenin,hsFRP和cyclinD異常表達。在胃癌細胞株的研究中發(fā)現(xiàn),F(xiàn)ZD2,F(xiàn)ZD5,F(xiàn)ZD7,F(xiàn)ZD8,F(xiàn)ZD9在不同的細胞株異常表達;Wnt家族的多個成員在另外一些細胞株也檢測出有的情況高表達。2021/7/2622Wnt分泌蛋白及其受體FZD在腫瘤中也可

TCF是Wnt途徑下游組分,屬于DNA結(jié)合蛋白,包括1個HMG盒子(highmobilitygroup)和β-catenin作用域。HMG盒子具有與DNA結(jié)合的活性,通過與其它因子發(fā)生作用,而激活轉(zhuǎn)錄活性。有趣的是,TCF轉(zhuǎn)錄因子家族的不同成員具有不同的特性。盡管它們都可結(jié)合DNA,但在大部分情況下并不能激活轉(zhuǎn)錄,只有與β-catenin發(fā)生作用后,才可激活轉(zhuǎn)錄過程。有報道在結(jié)直腸癌中,檢測出Tcf-4突變,且同時存在APC或β-catenin的突變,推測Tcf-4突變可能是附加突變。2021/7/2623TCF是Wnt途徑下游組分,屬于DNA結(jié)合蛋白Wnt途徑激活與腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移

癌細胞最為重要的生物學(xué)特征是具有侵襲和轉(zhuǎn)移的能力,這是造成惡性腫瘤患者預(yù)后不佳和導(dǎo)致死亡的主要原因。癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移包括以下幾個過程:癌細胞粘附性改變,從原發(fā)灶脫落,突破基底膜,與細胞外基質(zhì)作用,侵入周圍基質(zhì)和鄰近組織,然后侵入淋巴管或血管,隨血流或淋巴,在遠部器官或組織建立新的癌細胞集落。在此過程中,涉及到細胞粘附性的改變,細胞外基質(zhì)的降解,細胞增殖的改變及腫瘤血管形成等。隨著對Wnt途徑研究的深入,發(fā)現(xiàn)Wnt途徑異常激活后,其靶基因中有些是與癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因,因而推測Wnt途徑也可參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。2021/7/2624Wnt途徑激活與腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移癌細

細胞間粘附的破壞可促進癌細胞的遷移和浸潤,導(dǎo)致侵襲和轉(zhuǎn)移。β-catenin在細胞中起著雙重作用:除了參與Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)外,還與E-cadherin形成復(fù)合物定位于細胞膜,維持細胞間的粘附。在結(jié)腸癌研究中發(fā)現(xiàn),在腫瘤侵襲前緣,癌細胞膜上E-cadherin表達基本消失,然而胞核內(nèi)可觀察到β-catenin表達。因而Wnt途徑可能影響E-cadherin的表達,利于癌細胞的侵襲。APC的突變也可通過激活A(yù)sef,降低E-cadherin介導(dǎo)的細胞間的粘附。靶基因Nr-CAM為免疫球蛋白類粘附分子,參與細胞間的連接,可轉(zhuǎn)化成纖維細胞,腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移與該靶基因活動性增加亦密切相關(guān)。2021/7/2625細胞間粘附的破壞可促進癌細胞的遷移和浸潤,導(dǎo)

CD44基因編碼合成的CD44屬于細胞粘附分子,主要參與細胞-細胞、細胞-基質(zhì)之間的特異性粘連過程,影響細胞的生長、浸潤和遷移,在癌癥的生長、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠距離器官種植方面起著重要的作用。其拼接變異體CD44在正常粘膜上皮不表達,在轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌中表達明顯增強,且與不良預(yù)后有關(guān),在胃癌等腫瘤中也觀察到類似情況。有研究表明CD44可明顯促進腫瘤細胞的分裂增殖和循環(huán)腫瘤細胞在繼發(fā)器官的定位,并能通過促進ras基因的表達增加遷移蛋白的產(chǎn)生,是腫瘤轉(zhuǎn)移的促進基因。另外,CD44表達陽性的癌細胞可產(chǎn)生免疫逃避,因而容易經(jīng)淋巴道引起腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。雖然CD44在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中起作用。2021/7/2626CD44基因編碼合成的CD44屬于細胞粘附

在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中,細胞外基質(zhì)的降解是重要的步驟,癌細胞只有破壞細胞外基質(zhì)才可侵入血管,隨血流轉(zhuǎn)移到其它器官。蛋白水解酶可使細胞外基質(zhì)降解,其中最為重要的是基質(zhì)金屬蛋白酶。MMP-7是蛋白溶解酶家族成員,通過降解基底膜和細胞外基質(zhì),促使腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌的研究中,應(yīng)用細胞系、動物模型或人癌標本,均觀察到MMP-7的高表達。作為Wnt途徑的靶基因,MMP-7不僅在結(jié)腸癌中與β-catenin共表達,而且在侵襲前緣,可觀察到MMP-7與胞核內(nèi)β-catenin共存。Wnt途徑的靶基因COX-2可增強MMPs的表達,促進腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。2021/7/2627在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中,細胞外基質(zhì)的降解是

腫瘤的生長和擴散與血管生成密切相關(guān),啟動血管生成是腫瘤增殖的先決條件。目前已發(fā)現(xiàn)有十?dāng)?shù)種促進腫瘤血管生成的生長因子,如VEGF,EGF,TGF,FGF,Angiopoietin等。而Wnt途徑對血管的生成具有調(diào)節(jié)作用,其靶基因VEGF參與血管的生成。COX-2也可增強一些生長因子如PDGF等的表達,APC的突變可提高COX-2的活性。Holnthoner等研究表明Wnt途徑可部分介導(dǎo)成纖維細胞生長因子-2(FGF-2)促進腫瘤的血管生成能力。2021/7/2628腫瘤的生長和擴散與血管生成密切相關(guān),啟動血管

雖然沒有確切的資料證明Wnt的非典型途徑Wnt/Ca2+和平面的細胞極性途徑參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展,但它們的激活可間接影響典型Wnt途徑中的成分,如Wnt/Ca2+途徑可激活PKC,PKC的活化可使GSK3失活,進而抑制β-catenin的磷酸化,使胞漿內(nèi)β-catenin含量升高,有研究發(fā)現(xiàn)PKC活化也可激活JNK。因為PKC是多基因家族,每個成員具有不同的組織表達特異性,因此與典型Wnt途徑間的相互關(guān)系和影響錯綜復(fù)雜,許多的機制還有待研究。平面的細胞極性途徑也可涉及Jun的活化。2021/7/2629雖然沒有確切的資料證明Wnt的非典型途徑Wn

應(yīng)用多種分子生物學(xué)方法,通過研究Wnt途徑主要組分的基因表達情況,觀察有無突變、缺失等改變,例如基因芯片,DNA測序分析,SSCP分析等。通過RT-PCR技術(shù),檢測Wnt途徑相關(guān)基因的mRNA水平,特別是實時PCR技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,使研究的精確性大大提高。傳統(tǒng)的Northern雜交因其高敏感性也常用于Wnt途徑的研究。2021/7/2630應(yīng)用多種分子生物學(xué)方法,通過研究Wnt途徑主

在Wnt途徑中最終發(fā)揮生物效應(yīng)的是蛋白分子,因而檢測其蛋白表達水平和分布具有重要意義。免疫組化染色即可定量分析,又可定位觀察各因子的表達情況,是最常用的方法之一。已經(jīng)克隆的抗體主要有:β-catenin抗體,APC抗體,TCF4和TCF3/4抗體,Wnt1、Wnt2和Wnt10抗體等,結(jié)合western印跡雜交,可以為更加深入研究Wnt途徑的作用機制提供條件。2021/7/2631在Wnt途徑中最終發(fā)揮生物效應(yīng)的是蛋白分子,因胞外分泌蛋白和受體

Wnt基因編碼長度為350-400氨基酸的分泌型糖蛋白,含有22-24個半胱氨酸殘基。在哺乳動物有16個Wnt家族成員,通過與細胞表面、細胞外基質(zhì)的聯(lián)系而體現(xiàn)信使的作用。Wnt的受體分為兩種:一是FZD(Frizzled)受體家族成員,是具有7個跨膜片段的受體,其N端富含半胱氨酸,是Wnt蛋白的高親和力結(jié)合位點,目前已發(fā)現(xiàn)11種;另一種是低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白LRP5和LRP6,為Wnt配體的共受體成員。2021/7/2632胞外分泌蛋白和受體Wnt基因編碼長度為350-經(jīng)典WNT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

經(jīng)典信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是Wnt蛋白通過Frizzled(FZD)家族特異受體和LRP5/LRP6輔助受體結(jié)合,觸發(fā)細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),使β-連環(huán)蛋白(β-catenin)聚集的級聯(lián)反應(yīng)過程。在經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺乏時,β-catenin與Axin-APC-GSK-31等形成降解復(fù)合物,結(jié)合后的β-catenin發(fā)生磷酸化,進而與泛素化蛋白結(jié)合被泛素化降解。在經(jīng)典Wnt信號存在時,β-catenin將不再被CKI和GSK3β磷酸化,而是在胞漿中聚積并進入細胞核。核內(nèi)的β-catenin與T細胞因子/淋巴增強因子(TCF/LEF)等轉(zhuǎn)錄因子和Legless蛋白(BCL9和BCL9L)及PYGO剖結(jié)合形成復(fù)合物。TCF/LEF-β-catenin-Legless-PYGO復(fù)合物啟動靶基因FGF20,DKK1,WISP1,MYC,andCCND1

等的轉(zhuǎn)錄。2021/7/2633經(jīng)典WNT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路經(jīng)典信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是Wnt蛋非經(jīng)典wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

非經(jīng)典wnt信號是通過fzd家族受體和輔受體ROR2和RYK轉(zhuǎn)導(dǎo)的。在該通路中,小G蛋白(RHOA,RHOU,RAC,和CDC42)和c-junN端激酶是DVL依賴的效應(yīng)分子,而Nemo樣激酶(NLK)和活化T細胞核因子(NFAT)則是鈣依賴效應(yīng)分子。NLK磷酸化TCF/LEF轉(zhuǎn)錄因子去抑制經(jīng)典的wnt信號通路。NFAT轉(zhuǎn)錄因子早期胚胎發(fā)生和致癌作用轉(zhuǎn)移過程中起作用。非經(jīng)典Wnt信號被轉(zhuǎn)導(dǎo)到DVL-或者Ca2+依賴的級聯(lián)反應(yīng),并與細胞極性信號通路重疊。2021/7/2634非經(jīng)典wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路非經(jīng)典wnt信號是通過f

Wnt基因家族成員的wnt-1,wnt-3和wnt-10b都是由MMTV誘發(fā)小鼠乳腺癌的過程中活化的痛基因.小鼠wnt-1,wnt-2,Wnt-3a,wnt-5a,wnt-7基因在體外均具有轉(zhuǎn)化細胞的能力.目前研究表明,wnt基因及其受體異常與人類腫瘤的發(fā)生可能相關(guān).例如,wnt-2和wnt-5a可能與大腸癌發(fā)生、發(fā)展有關(guān).DKK-1失活在大腸癌進展中也可能起重要作用.2021/7/2635Wnt基因家族成員的wnt-1,wnt-3和wWnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中與腫瘤發(fā)生相關(guān)的靶基因

一旦經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路被激活,將會使靶基因過度表達,從而影響細胞的增殖、分化,促進腫瘤的發(fā)生。第一個被確定Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的靶基因是原癌基因c-myc。人們在結(jié)直腸癌細胞中發(fā)現(xiàn),因APC突變而形成的p連環(huán)蛋白-Tcf4復(fù)合體,通過與c-myc基因啟動子上Tcf4的結(jié)合位點作用,使之活化表達,從而解釋了為什么c-myc在結(jié)直腸癌許多階段都處于過表達狀態(tài)。2021/7/2636Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中與腫瘤發(fā)生相關(guān)的靶基因一

cyclinD1是調(diào)節(jié)細胞進入增殖期的主要因子,目前已被證實為原癌基因。1999年,Osamu等發(fā)現(xiàn),p連環(huán)蛋白.Tcf4復(fù)合體可與cyclinD1啟動子作用,引起其高表達;他們還發(fā)現(xiàn)活化的Ras也能通過上述的cyclinD1啟動子上不同于Tcf/Lef結(jié)合位點的區(qū)域來加強cyclinD1轉(zhuǎn)錄。此后,在實驗性毒物誘發(fā)的大鼠結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn)cyclinD1過度表達,并與B連環(huán)蛋白基因突變有關(guān);反義cyclinD1cDNA的表達,可使結(jié)直腸癌細胞生長明顯抑制,并能阻止裸鼠中SW480結(jié)直腸癌細胞生長,結(jié)果表明cyclinD1在腫瘤發(fā)生中起著關(guān)鍵作用。2021/7/2637cyclinD1是調(diào)節(jié)細胞進入增殖期的主要因子

抗凋亡基因survivin在正常結(jié)腸上皮隱窩的基部表達,并激活Wnt信號。此外,在結(jié)直腸腫瘤中survivin表達增加,表明survivin是Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的靶基因。與腸道腫瘤發(fā)生密切相關(guān)的基因即環(huán)氧酶2(cyclooxygenase-2,COX-2),可能也是p連環(huán)蛋白.Tcf復(fù)合物的轉(zhuǎn)錄靶基因。Dolmetsch等發(fā)現(xiàn),Wnt-1在小鼠乳腺上皮細胞中的表達,能上調(diào)COX-2基因的轉(zhuǎn)錄,其mRNA和蛋白水平均升高,前列腺素E2(PGE2)生成增多。2021/7/2638抗凋亡基因survivin在正常結(jié)腸上皮隱窩

研究表明β-catenin是一個多功能蛋白,它存在于內(nèi)皮細胞的細胞連接處。當(dāng)有血管內(nèi)皮生長因子存在的情況下,β-catenin會發(fā)生酪氨酸磷酸化,之后細胞連接松散,細胞活動能力增強。因此,在抑制腫瘤新血管生成方面,血管內(nèi)皮生長因子則被認為是最主要的抗腫瘤治療靶點。內(nèi)皮抑素(endostatin)是XⅧ型膠原的羧基末端片段,是一種特異的血管生成抑制因子。2021/7/2639研究表明β-catenin是一個多功能蛋白,它

它能直接作用于內(nèi)皮細胞,通過抑制血管內(nèi)皮生長因子阻斷細胞連接處β-catenin的作用,來抑制內(nèi)皮細胞的遷移;另一方面,通過使細胞質(zhì)中β-catenin降解,來干擾它對基因表達的調(diào)節(jié)作用,從而達到抑制腫瘤血管的生成。2021/7/2640它能直接作用于內(nèi)皮細胞,通過抑制血管內(nèi)皮生長Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的組成

Wnt基因?qū)儆谠┗颍渚幋a的Wnt蛋白是分泌性蛋白。在脊椎動物中已發(fā)現(xiàn)至少20種,其中人類有l(wèi)6種。長度大約為350~380個氨基酸。起始為疏水信號序列,其后包含著幾個糖基化位點,并且富含半胱氨酸。wnt受體蛋白佛力子(FZ)位于細胞膜上,由FZD基因家族編碼,是一族反復(fù)7次穿越細胞膜的跨膜蛋白。2021/7/2641Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的組成Wnt基因?qū)儆谠┗?連環(huán)蛋白(β-catenin)是Wnt信號通路中有調(diào)控轉(zhuǎn)錄活性的關(guān)鍵成員,能在細胞核內(nèi)與Wnt通路另一成員TCF結(jié)合從而激活靶基因的轉(zhuǎn)錄。糖原合成激酶3β(GSK3β)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,起到破壞APC復(fù)合體的關(guān)鍵作用。在無Wnt信號時有活性,將磷酸根加到β-catenin的四個N端位點使這些磷酸氨基酸作為β-catenin上的一種標志。在wnt信號存在時,磷酸化β-catenin促使β-catenin降解。APC是一種與結(jié)直腸癌發(fā)生有關(guān)的抑癌基因,能結(jié)合wnt途徑中的多種成分,如AxinGSK3、β-catenin。APC能刺激β-catenin被GSK3β磷酸化。2021/7/2642β-連環(huán)蛋白(β-catenin)是Wn

在調(diào)節(jié)β-catenin的穩(wěn)定性中起負性作用,促進β-catenin的降解。軸蛋白(Axin)起支架蛋白的作用,可使GSK3β靠攏β-catenin而促進β-catenin被GSK3β磷酸化,并促進β-catenin的降解。Dsh使Wnt信號的正調(diào)節(jié)物,是Wnt途徑最上游的細胞內(nèi)成分。有Wnt信號時被激活起支架蛋白作用。有三個高度保守的結(jié)構(gòu)域在其功能中起重要作用。2021/7/2643在調(diào)節(jié)β-catenin的穩(wěn)定性中起負性作Dix域通過與Axin的相互作用在拮抗破壞APC復(fù)合體中起直接作用。DEP域通過在細胞中的定位與微管細胞骨架的關(guān)系而調(diào)控Wnt途徑的活性中起重要作用。2021/7/2644Dix域通過與Axin的相互作用在拮抗破壞AP

酪氨酸激酶(cKk)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,對Wnt途徑起正調(diào)節(jié)作用。CKIs的表達使β-catenin穩(wěn)定。T細胞因子/淋巴樣增強因子1(TCF/LEF1)是序列特異的DNA結(jié)合蛋白,能將β-catenin定位于靶基因的啟動子的部位。MYC基因位于wnt途徑的末端,屬于即刻早期反應(yīng)基因,是調(diào)控細胞周期的主要基因。在正常情況下MYC不僅與細胞增殖有關(guān),與最終阻止細胞增殖的細胞程序化死亡也有很大關(guān)系。2021/7/2645酪氨酸激酶(cKk)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,對Wnt途徑的實現(xiàn)

Wnt通路是通過調(diào)節(jié)TCF/LEF1家族的DNA結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)錄性質(zhì)來調(diào)節(jié)細胞的行為的。其核心是胞質(zhì)內(nèi)β-catenin的穩(wěn)定性。β-catenin水平低下時,wnt通路關(guān)閉。當(dāng)其水平較高時,wnt通路開放。

β-catenin在細胞內(nèi)水平受兩組蛋白質(zhì)的功能競爭調(diào)節(jié)。一組為降解蛋白類:APC蛋白復(fù)合體,由GSK3β、Axin及APC蛋白組成。2021/7/2646Wnt途徑的實現(xiàn)Wnt通路是通過調(diào)節(jié)TC

另一組為拮抗蛋白類,包括:Dsh、CKIs、GSK3β結(jié)合蛋白(GBP)。在正常未受刺激的細胞中無wnt信號,胞質(zhì)內(nèi)β-catenin大部分與細胞膜上鈣黏著蛋白結(jié)合使之附著于細胞骨架蛋白肌動蛋白上,介導(dǎo)同型胞間黏附。對于少部分的β-catenin

,APC復(fù)合體中Axin使GSK3β向β-catenin靠攏并與APC一同促使β-catenin氨基末端ser/thr位點被磷酸化進而泛素化。最終被蛋白水解酶所降解。2021/7/2647另一組為拮抗蛋白類,包括:Dsh、CKIs、GSK3

同時TCF/LEF與多種轉(zhuǎn)錄抑制蛋白,如GRO家族成員c末端結(jié)合蛋白(ctBP)等結(jié)合而阻止Wnt靶基因的表達。當(dāng)Wnt通路活化時,Wnt與受體FZ結(jié)合激活細胞內(nèi)的CKIs。CKIs使Dsh磷酸化,釋放GBP,結(jié)合與Axin聯(lián)系的GSK3β,從而抑制GSK3β對β-catenin的磷酸化降解的作用使未磷酸化β-catenin在胞質(zhì)中積累并轉(zhuǎn)運到核中,破壞LEF/TCF家族與GRO、GBP抑制蛋白形成的復(fù)合蛋白。從而激活轉(zhuǎn)錄因子,進一步激活MYC基因開始進行轉(zhuǎn)錄,刺激細胞增殖。2021/7/2648同時TCF/LEF與多種轉(zhuǎn)錄抑制蛋白,如GRO家族Wnt通路的信號活性

各種組織器官的發(fā)育過程中,都存在Wnt信號的傳遞在造血系統(tǒng)中Wnt信號對于造血干細胞的自我更新起著重要了的調(diào)節(jié)作用。將編碼β-catenin,IRES-GFP的逆轉(zhuǎn)錄病毒以及不含β-catenin的空病毒載體分別感染造血干細胞。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)有空載體的造血干細胞34%處于細胞周期的S、G2/M期,而表達β-catenin的造血干細胞有58%處于同一期。1.Wnt通路對造血干細胞及造血微環(huán)境的調(diào)節(jié)2021/7/2649Wnt通路的信號活性各種組織器官的發(fā)育過程中

轉(zhuǎn)染β-catenin的造血干細胞在體外無血清培養(yǎng)條件下,添加一定量的SLE,經(jīng)過8~9代的培養(yǎng),細胞可擴增為原來的100倍,而對照組卻無明顯增加。完全去除SLE后,轉(zhuǎn)染空載體的細胞75%~80%出現(xiàn)定向分化標志。而轉(zhuǎn)染β-catenin的細胞中僅5%~10%出現(xiàn)分化標志。2021/7/2650轉(zhuǎn)染β-catenin的造血干細胞在體外無血

這表明有活性的β-catenin可維持造血細胞處于非成熟狀態(tài),同時促進造血干細胞的擴增。轉(zhuǎn)染β-catenin的造血干細胞在體外培養(yǎng)1周后,植入非致死劑量照射的小鼠體內(nèi),8周后發(fā)現(xiàn),植入125個造血干細胞,就可以完全達到重建造血,而且每只小鼠均達到粒系、T系及B系的重建造血。而植入125個轉(zhuǎn)染空載體的造血干細胞卻不能重建小鼠的造血功能。2021/7/2651這表明有活性的β-catenin可維持造血

另外,β-catenin的抑制子Axin的表達可抑制造血干細胞的增殖,降低非致死量射線照射小鼠造血系統(tǒng)的重建能力。此外,在造血干細胞及其微環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了Wnt受體的表達。人類造血干細胞表達,基質(zhì)細胞也表達FZ-6家族的一些成員。在體外Wnt5a可促進造血干細胞擴增,撤除Wnt5a則造血/祖細胞擴增明顯減少,原始細胞形成減少。轉(zhuǎn)染wnt1、Wnt5或Wntl的293細胞條件培養(yǎng)基聯(lián)合一些細胞因子,如KL、IL-3等可刺激造血干細胞擴增7倍、8倍或11倍。2021/7/2652另外,β-catenin的抑制子Axin的表達可

這些證據(jù)表明,造血干細胞及其造血微環(huán)境可以接受wnt信號并對其作出反應(yīng)。而且wnt信號對造血干細胞微環(huán)境中各細胞成分的維持有調(diào)節(jié)作用,以維持造血微環(huán)境的穩(wěn)定。2021/7/2653這些證據(jù)表明,造血干細胞及其造血微環(huán)境可以接受wnt2.Wnt通路對神經(jīng)前體細胞的調(diào)節(jié)

在CNS,β-catenin信號能控制神經(jīng)前體細胞的生長以及細胞增殖與分化的平衡。研究者利用兩個條件性的β-catenin突變型等位基因來改變CNS組織中的β-catenin信號:一個剔除β-catenin

,另一個過表達有活性的β-catenin

;在剔除β-catenin以后,小鼠大腦和脊髓的神經(jīng)組織成分減少,神經(jīng)前體細胞群也不能維持,而過表達β-catenin小鼠的大腦和脊髓組織成分則大量增加,神經(jīng)前體細胞群體增大。2021/7/26542.Wnt通路對神經(jīng)前體細胞的調(diào)節(jié)在CNS,

說明β-catenin信號對神經(jīng)前體細胞池的維持,神經(jīng)前體細胞的增殖與分化至關(guān)重要。神經(jīng)嵴是脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中一個由多潛能細胞群體構(gòu)成的遷移性結(jié)構(gòu)。Wnt蛋白參與神經(jīng)嵴發(fā)生,Saint-Jeannet等發(fā)現(xiàn)正常情況下表達于神經(jīng)管背側(cè)域的Wnt-1和Wnt-3a,在爪蟾外植體中通過與noggin和chordin的協(xié)同,能誘導(dǎo)神經(jīng)嵴的形成,表現(xiàn)為神經(jīng)嵴標志物Krox-20,AP-2及slug的表達;2021/7/2655說明β-catenin信號對神經(jīng)前體細胞

Wnt-1和wnt-3a的過表達將導(dǎo)致神經(jīng)嵴細胞增多;而GSK-3β的過表達由于抑制了Wnt/β-catenin途徑,能導(dǎo)致上述神經(jīng)嵴標志物分子表達的明顯下調(diào)。Ikeya等通過抑制Wnt-1和wnt3a的表達,也發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致小鼠神經(jīng)嵴衍生物明顯不足,同時背外側(cè)神經(jīng)管中的神經(jīng)前體細胞顯著減少。2021/7/2656Wnt-1和wnt-3a的過表達將導(dǎo)致神經(jīng)嵴細3.Wnt通路對其他細胞增殖分化的調(diào)節(jié)

Wnt信號除了對造血干細胞增殖分化有調(diào)控作用時,對其他干細胞也有作用。在對胚胎干細胞的研究中發(fā)現(xiàn),如果APC基因突變則可抑制胚胎干細胞向三胚層組織分化而維持其增殖狀態(tài),這一效應(yīng)主要是通過胞內(nèi)β-catenin濃度的升高來實現(xiàn)的。間充質(zhì)干細胞是來源于骨髓的多潛能干細胞,在體外可分化為骨、軟骨、脂肪細胞。小劑量的Wnt可以擴增未分化的間充質(zhì)干細胞,而大劑量的Wnt則抑制間充質(zhì)干細胞向脂肪細胞分化,增加堿性磷酸酶的表達。表明其有促進成骨形成起始的作用。2021/7/26573.Wnt通路對其他細胞增殖分化的調(diào)節(jié)

Hussain等通過實驗證明,Wnt/β-catenin信號通路對胚肝細胞的增殖分化起作用。將取自小鼠胚胎的肝組織在含有Wnt3無血清的條件培養(yǎng)基中培養(yǎng)。對照組中培養(yǎng)的肝細胞出現(xiàn)結(jié)構(gòu)及增殖能力的丟失,細胞凋亡增加。而在含Wnt3的胚胎肝細胞條件下則表現(xiàn)出細胞數(shù)量的增加合類管組織的重排。此外,wnt信號對表皮干細胞、毛囊干細胞等均有不同程度的影響。2021/7/2658Hussain等通過實驗證明,Wnt/β-ca4.wnt信號通路與腫瘤的發(fā)生

癌基因或抑癌基因的突變均可導(dǎo)致正常調(diào)控細胞增生的調(diào)節(jié)途徑不恰當(dāng)?shù)幕罨?,使細胞增生失控而致腫瘤生成。在Wnt通路中任何一步發(fā)生障礙都可致癌。其異常情況大致可分為3類:一是組成wnt信號途徑的蛋白、轉(zhuǎn)錄因子或基因被破壞或變異導(dǎo)致該途徑關(guān)閉或局部途徑異?;钴S。二是過多的Wnt信號使整個途徑都異?;罨?,細胞進行不必要的增殖。三是沒有wnt信號時,細胞內(nèi)其它的活動也會通過Wnt途徑來刺激或誘發(fā)細胞乃至機體不正常反應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)wnt信號途徑的成分在多種人類癌癥中發(fā)生突變。2021/7/26594.wnt信號通路與腫瘤的發(fā)生癌基因或

如APC、β-catenin等,這些突變使細胞無能力β-catenin至恰當(dāng)水平。突變β-catenin會產(chǎn)生功能增加的β-catenin蛋白也可逃避破壞復(fù)合體的調(diào)節(jié)。這些突變的最終結(jié)果是Wnt靶基因的組成性激及細胞增生的失控。當(dāng)β-catenin氨基末端的磷酸化位點被除去后,β-catenin對GSK3β的負調(diào)控就不敏感了。人類多種腫瘤的產(chǎn)生與這些磷酸化位點的突變有關(guān)。其可能的原因絲磷酸化位點的突變導(dǎo)致β-catenin不能被有效降解。在胞質(zhì)內(nèi)過量積聚后進入胞核。無限制地激活下有基因,產(chǎn)生腫瘤。而過度的Wnt信號將破壞抑癌基因,激活重要的原癌基因,并通過wnt途徑導(dǎo)致癌癥。2021/7/2660如APC、β-catenin等,這些突變

Wnt信號途徑

2021/7/2661Wnt信號途徑2021/7/2661

Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是目前已知的胚胎發(fā)育所必須的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,同時在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中該途徑也占據(jù)著重要的位.現(xiàn)已經(jīng)證實,該通路的過度激活與多種人類腫瘤的發(fā)生有密切的聯(lián)系,尤其在大腸癌的發(fā)生、發(fā)展上,目前研究表明,約90%的大腸癌發(fā)生與該通路過度激活有關(guān)。2021/7/2662Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是目前已知的胚胎發(fā)育所必須的

大腸癌是最常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病呈上升趨勢,嚴重威脅人民生命健康,目前主要采取以手術(shù)和放化療為主的綜合治療,傳統(tǒng)的化療藥物對患者的預(yù)后也只能起到有限的作用,因此新的分子靶向治療迫在眉睫。Wnt/β-catenin信號途徑在胚胎發(fā)育過程以及多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用.由于其在人類不同腫瘤中的廣泛激活,調(diào)節(jié)細胞的生長、遷移和分化,已被公認為腫瘤發(fā)生過程中關(guān)鍵的信號通路之一,尤其在大腸癌的發(fā)生、發(fā)展上,目前研究表明,約90%的大腸癌發(fā)生與該通路過度激活有關(guān).近年研究發(fā)現(xiàn),一些非甾體抗炎藥、植物類化合物、酪氨酸激酶抑制劑和血管生成抑制劑等能抑制。Wnt/β-catenin信號途徑過度激活,以及針對該途徑重要信號分子的小分子抑制劑和基因治療等分子靶向治療均顯示了很好的抗癌前景。2021/7/2663大腸癌是最常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病呈上升

Wnt/β-catenin通路是高等動物胚胎組織發(fā)育分化所必需的關(guān)鍵信號通路,主要參與細胞的增殖、分化、極化、凋亡與抗凋亡等?。研究表明,

Wnt/β-catenin通路在卵巢發(fā)育過程中起到了關(guān)鍵性的作用,同時,對正常卵泡的發(fā)育以及卵巢的功能產(chǎn)生影響。Wnt信號途徑的異常激活也與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān),有十幾種目前已知的高發(fā)性癌變源于Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的失調(diào)。2021/7/2664Wnt/β-catenin通路是高等動物胚胎β-cateninβ-catenin在wnt通路中處于一個中心位置。β-catenin基因位于人染色體3p21其蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)包括3個重要的功能性區(qū)域,含150個氨基酸的N端,550個氨基酸的中間重復(fù)區(qū)域,和含100個氨基酸的e末端。β-catenin的突變主要位于外顯子3的33、37、4l、45位密碼子。區(qū)域末端正是是GSK-3B的結(jié)合位點而這些密碼子編碼的β-catenin蛋白NH2其突變或缺失會導(dǎo)致β-catenin不能與GSK3β結(jié)合,而不被降解中間重復(fù)區(qū)域是β-catenin與多種配體如TcffLEF、Axin、E-鈣粘蛋白等結(jié)合的重要部位,C末端則和中間重復(fù)區(qū)域共同參與Tcf/LEF的活化,β-catenin基因結(jié)構(gòu)見圖。2021/7/2665β-cateninβ-catenin在wnt通

β-catenin是一種多功能蛋白,通過形成catenin(α,β,γ)-E-cadherin復(fù)合物,參節(jié)細胞-細胞黏附以及細胞-ECM間的相互作用。胞漿內(nèi)游離的β-catenin可被遍在蛋白化,進入蛋白酶系統(tǒng)而降解。胃癌時,常由于E-cadherin的下調(diào)而使cadherin-catenin復(fù)合體減少,使癌細胞更易于呈現(xiàn)侵襲性。2021/7/2666β-catenin是一種多功能蛋白,通過形成ca

經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑致癌的關(guān)鍵是該途徑任何一個信號分子異常致β-catenin在胞質(zhì)中累積,繼而進入核內(nèi)激活Tcf-4轉(zhuǎn)錄因子,啟動靶基因轉(zhuǎn)錄,因此經(jīng)典wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑又稱為wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑.我們對wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與大腸癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系,以及針對該信號途徑的治療策略做一概述.2021/7/2667經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑致癌的關(guān)鍵是該途徑任何一經(jīng)典Wnt/B—cafenin信號途徑

經(jīng)典Wnt/β-catenin信號包括胞膜、胞質(zhì)、胞核信號3部分,可概括為:wnt蛋白與胞膜上的卷曲蛋白(frizzled,F(xiàn)rz)受體及低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(10wdens時lipoproteinreceptorrelatedprotein)LRP.5,LRP.6輔助受體結(jié)合;同時wnt和Frz受體的結(jié)合被wIF.1,cerberus和FrzB競爭性抑制,而Dickkof家族(DKK.1,DKK.2)通過間接減少可利用的輔助受體LRP的數(shù)量來間接抑制Wnt與膜受體的結(jié)合【3圳.胞膜上的Wnt信號活化后使胞質(zhì)內(nèi)散亂蛋白(dishevelled,Dsh)激活,Dsh被磷酸化,抑制β-catenin降解復(fù)合體降解B.catenin;β-catenin降解復(fù)合體包括大腸腺瘤息肉蛋白(adenomatouspolyposiscoli,APc),軸蛋白(axin),糖原合成酶激酶(glycogensynthasekinase.3B,GSK_3B)和酪蛋白激酶1∥8(caseinkinase,cKlCc)等,β-catenin降解復(fù)合體異常(如APC或axin突變等)和β-catenin基因本身突變均可致β-catenin降解障礙,在胞質(zhì)內(nèi)積累繼而進入細胞核;激活轉(zhuǎn)錄因子Tc“/LEF,啟動靶基因轉(zhuǎn)錄(如c—myc,cyclinDl,MMP-7,F(xiàn)GF-18,EGFR等。2021/7/2668經(jīng)典Wnt/B—cafenin信號途徑經(jīng)Wnt/β-catenin信號途徑在大腸癌發(fā)生、發(fā)展

中的作用wnt基因及其受體異常

wnt基因家族至少包含19個富含半胱氨酸的糖化蛋白.wnt蛋白在胞膜上和Frz的7次跨膜受體相結(jié)合,同時結(jié)合LRP-5和LRP-6。這是Wnt信號通路活化的重要起始信號wnt途徑抑制劑wIF-1,Cerberus,F(xiàn)rzB等競爭性抑制wnt與Frz結(jié)合,而Dickko鎵族通通過過問問接接減減少少叨可利利用用的的輔輔助助受體LRP的數(shù)量來間接抑制wnt與膜受體的結(jié)合.2021/7/2669Wnt/β-catenin信號途徑在大腸癌發(fā)生、發(fā)展

中的作β-catenin基因異常

β-catenin基因(CTNNBl)定位于人染色體3P21.P22,該區(qū)域是人類基因組經(jīng)常發(fā)生惡性改變的區(qū)域,基因全長23.2kb,共有16個外顯子,其mRNA長度為3362個核苷酸殘基.β-catenin基因外顯子3的第33,37,41,45位密碼子編碼區(qū)域構(gòu)成的β-catenin蛋白的NH2末端,他是與復(fù)合體結(jié)合后發(fā)生磷酸化的位點,其缺失或突變會導(dǎo)致β-catenin不與復(fù)合體結(jié)合而免于降解,導(dǎo)致β-catenin在胞質(zhì)的積聚,游離的β-catenin進入核內(nèi)與Tcf_4結(jié)合,促進相應(yīng)的靶基因轉(zhuǎn)錄,則可促使腫瘤的發(fā)生.在大腸腺瘤和大腸癌中有相當(dāng)比例的腫瘤有β-catenin基因突變,且以外顯子3最為常見.在APC基因完整的大腸癌中β-catenin基因外顯子3的突變率高達50%.在實驗性毒物誘導(dǎo)的動物大腸癌中也可頻繁檢測到β-catenin基因突變.2021/7/2670β-catenin基因異常β-cateniβ-catenin降解復(fù)合體異常

β-catenin降解復(fù)合體的功能在于使β-catenin磷酸化,而后被泛素.蛋白酶體系統(tǒng)降解.APc基因最初是從家族性多發(fā)性息肉腺瘤綜合征(FAP)患者中發(fā)現(xiàn)并克隆的,現(xiàn)在公認為是一個典型的抑癌基因.APC基因與結(jié)腸癌發(fā)生的關(guān)系極為密切,其突變后可導(dǎo)致結(jié)腸上.皮細胞過度增生,形成息肉,最終導(dǎo)致腫瘤的形成.大約80%散發(fā)性結(jié)腸癌中可檢測到APc基因缺失突變或失活,而APC基因的缺失或失活被公認為是結(jié)腸癌發(fā)生的早期axin基因也和APC基因一樣起抑癌基因作用.研究發(fā)現(xiàn),一些沒有APC和β-catenin基因突變的大腸癌中出現(xiàn)了axin的突變,導(dǎo)致β-catenin的核累積,并與錯配修復(fù)缺陷密切相關(guān).β-catenin降解復(fù)合體任何一個信號分子突變、缺失或功能異常等均可致β-catenin降解受阻從而在胞質(zhì)內(nèi)累積,隨即游離的β-catenin進入核內(nèi),激活靶基因的表達.2021/7/2671β-catenin降解復(fù)合體異常β-cTcf-4及其靶基因異常Tcf家族包含4個不同的蛋白Tcf-l,Tcf-2,Tcf-3,Tcf-4/Lef在大腸正常上皮及腫瘤細胞中表達的主要是Tcf-4人Tcf_4(hTcf-4)是人結(jié)腸上皮主要的家族成分,其基因編碼定位于染色體10q25,包括17個外顯子和許多選擇性結(jié)合位點.Duval在24株大腸癌細胞中發(fā)現(xiàn)有12株細胞Tcf-4發(fā)生突變,其中有半數(shù)發(fā)生在基因的3’末端,這些突變基因產(chǎn)物可能減少C-末端結(jié)合蛋白的結(jié)合.從而增強基因的轉(zhuǎn)錄活性,說明Tcf_4基因在結(jié)腸癌的發(fā)生中起重要作用。且各種原因過渡激活Wnt信號途徑后均可致β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)累積,游離的β-catenin進入核內(nèi)與Tcf_4結(jié)合形成復(fù)合物,啟動下游靶基因的異常轉(zhuǎn)錄從而促進腫瘤發(fā)生及細胞周期進程.2021/7/2672Tcf-4及其靶基因異常Tcf家族包含

這些靶基因多與細胞凋亡、細胞生長、血管生成及腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān),如c.myc,cyclinDl,MMP-7等.我們通過對β-catenin與c—myc,cyclinDl蛋白在大腸癌的表達情況進行相關(guān)分析,結(jié)果顯示,β-catenin與c.myc,cyclinDl表達均呈明顯正相關(guān),提示β-catenin異位表達可能是原癌基因c.myc和cylinDl激活的原因之一,并在大腸癌發(fā)生、發(fā)展中起重要作用.2021/7/2673這些靶基因多與細胞凋亡、細胞生長、血管生成及腫瘤Wnt/β-catenin信號途徑Wnt/β-catenin信號途徑目前是公認的與大腸癌等多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的信號途徑,因此近年國內(nèi)外學(xué)者從多方面研究了針對該信號途徑的干預(yù)策略,包括多種非細胞毒性藥物(如非甾體類抗炎藥物,植物類化合物等)對該途徑的調(diào)控作用,以及針對該途徑重要信號分子的小分子抑制劑、分子靶向治療和基因治療等.2021/7/2674Wnt/β-catenin信號途徑Wnt/β-Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(圖1)在生物進化中極為保守,從低等生物果蠅至高等哺乳動物,其成員都具有高度的同源性,它調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄輔助因子β-catenin的穩(wěn)定性并依賴β-catenin基因的表達。Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常與人類疾病有關(guān),包括腫瘤、骨質(zhì)疏松、衰老和退化障礙等。因此,對wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究不僅有助于理解人類疾病的發(fā)生機制,而且可以為疾病的治療提供一系列新的靶點。目前研究證實,至少有6種Wnt蛋白(Wntl、Wnt2、Wnt3、Wnt3a、Wnt8和Wnt8b)可以激活wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活化由細胞質(zhì)中β-catenin蛋白水平?jīng)Q定。2021/7/2675Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(圖1)在

正常情況下,細胞質(zhì)中β-catenin由泛素蛋白酶體介導(dǎo)呈降解狀態(tài)而維持低水平表達,泛素蛋白酶體是由軸蛋白(axin)、大腸腺瘤息肉(adenomatouspolyposiscoli,APC)蛋白、糖原合成激酶3β(glycogensynthesiskinase-3β

,GSK-3β)和酪蛋白激酶lα(caseinkinaselct,CK1α)等組成的多蛋白復(fù)合物,包括泛素激活酶(E1)、泛素結(jié)合酶(E2)和泛素連接酶(E3)。GSK-3β通過磷酸化Ser33、Ser37

和Thr41

標記蛋白,CK1α通過磷酸化Ser45

標記蛋白,使其被E3亞基6β-轉(zhuǎn)導(dǎo)素重復(fù)蛋白(β-transducinrepeatcontainingprotein,β-TrCP)識別,介導(dǎo)β-catenin分子的降解,26S的蛋白酶體也隨之被降解。2021/7/2676正常情況下,細胞質(zhì)中β-catenin由泛素蛋Wnt蛋白通過與細胞表面受體復(fù)合物跨膜蛋白/共同受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LRP)結(jié)合啟動細胞內(nèi)β-catenin的聚集。但是,目前對于Wnt蛋白結(jié)合Fz/LRP受體后引起細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的機制還不十分清楚。多數(shù)學(xué)者認為,2者結(jié)合后,受體復(fù)合物下游蛋白即細胞質(zhì)散亂蛋白(disheveled,Dv1)被磷酸化,抑制GSK-3β和CK1α的活性,并通過固定axin蛋白,破壞多蛋白復(fù)合物的形成,最終導(dǎo)致非磷酸化β-catenin在細胞質(zhì)中聚集,并逃脫β-TrCP的識別,避免了被降解的過程,進而轉(zhuǎn)位到細胞核。在細胞核內(nèi),β-catenin與TCF形成復(fù)合物。當(dāng)沒有β-catenin存在時,TCF與Groucho相互作用形成復(fù)合物抑制轉(zhuǎn)錄活性;當(dāng)β-catenin存在時,則干擾TCF與Groucho的相互作用,與TCF和其他轉(zhuǎn)錄輔助因子如CREB結(jié)合蛋白(CREBbindingprotein,CBP)共同啟動下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。2021/7/2677Wnt蛋白通過與細胞表面受體復(fù)合物跨膜蛋白/共同非甾體類抗炎藥物NSAIDsNSAIDs在大量的流行病學(xué)和臨床研究資料表明,現(xiàn)有的許多非細胞毒性藥物顯示良好的抗癌前景,研究最多的是非甾體類抗炎藥物,其中包括選擇性COx-2抑制劑.許多腫瘤均高表達C0x-2.大量研究表明,NsAIDs抗癌作用機制主要與其抑制腫瘤細胞COx-2表達有關(guān),但同時也有較多研究表明,NsAIDs對不表達COx-2的腫瘤細胞也有較強的抑制作用,因此認為NSAIDs可能通過C0x-2依賴和非依賴機制同時發(fā)揮抗癌作用.目前研究表明,Wnt/β-catenin信號途徑是多種NSAIDs作用的分子靶點.Dihlmann研究表明,消炎痛(indomethacin)和阿司匹林(aspirin)均可抑制大腸癌細胞β-catenin

/Tc蹣錄活性和靶基因cyclinDl表達,對β-catenin/Tc復(fù)合物形成無影響.2021/7/2678非甾體類抗炎藥物NSAIDsNSAIDs在Dihlmann研究也表明,阿司匹林可增加大腸癌細胞β-catenin蛋白磷酸化,從而促進β-catenin降解.在人體試驗研究也發(fā)現(xiàn),舒林酸(sulindac)的抗癌活性與其抑制FAP患者腺瘤組織β-catenin核表達有關(guān).多種NSAIDs在預(yù)防致癌劑誘發(fā)的動物大腸腫瘤發(fā)生上也起了重要作用,其機制多與其抑制β-catenin核表達密切相關(guān).2021/7/2679Dihlmann研究也表明,阿司匹林可增加大腸植物類化合物

流行病學(xué)調(diào)查顯示,大腸癌的發(fā)病與飲食結(jié)構(gòu)有關(guān),西方發(fā)達國家人群中其發(fā)病率明顯高于那些以素食為主、進食較少肉類和動物脂肪的人群,如東南亞地區(qū)的居民.許多植物多酚化合物,抗氧化劑,脂肪酸等對大腸癌有明顯的預(yù)防和治療作用,并能提高放化療敏感性,減輕放化療對正常組織的毒性反應(yīng).已有研究證實,姜黃素(curcumin)可抑制大腸癌HCTll6細胞的β-catenin/Tcf轉(zhuǎn)錄活性和β-catenin/Tcf與DNA結(jié)合活性,促進caspase介導(dǎo)的β-catenin降解,并下調(diào)靶基因c-myc表達.綠茶和白茶均可抑制轉(zhuǎn)基因小鼠c57BL/6JAPC(Min+)小腸腫瘤發(fā)生率,其機制與下調(diào)β-catenin,cyclinDl和cc-myc蛋白表達密切相關(guān).綠花椰菜(broccoli)的成分之一萊菔硫烷(sulforaphane)可抑制大腸癌Sw480細胞的β-catenin和cyclinDl表達,下調(diào)cyclinDl啟動子活性,并誘導(dǎo)細胞生長受阻和凋亡.2021/7/2680植物類化合物流行病學(xué)調(diào)查顯示,大腸癌的發(fā)

植物類化合物拉帕醌呈劑量依賴方式誘導(dǎo)大腸癌HcTll6細胞生長受阻和凋亡,與其激活caspase-3,促進β-catenin降解密切相關(guān).咖啡酸苯乙酯(CAPE)是一種酚類抗氧化劑,廣泛存在于多種含樹脂的植物和蜂膠中,也能人工合成,是蜂膠抗腫瘤作用的主要活性成分,對腫瘤細胞具有選擇性的抑制作用,而對正常細胞幾乎沒有毒性作用.我們研究發(fā)現(xiàn),CAPE呈劑量和時間依賴方式抑制大腸癌細胞增殖,誘導(dǎo)細胞凋亡和細胞周期阻滯,并抑制大腸癌細胞的β-catenin

/Tcf轉(zhuǎn)錄活性和靶基因cyclinDl,c-myc表達,且體內(nèi)CAPE明顯抑制大腸癌細胞裸鼠皮下移植瘤的生長和促進細胞凋亡.2021/7/2681植物類化合物拉帕醌呈劑量依賴方式誘導(dǎo)大腸分子靶向治療

隨著對腫瘤細胞信號傳導(dǎo)途徑研究的不斷深入,人們對腫瘤細胞內(nèi)部的癌基因和抑癌基因等的相互作用,以及他們對腫瘤微環(huán)境的影響已經(jīng)越來越清楚,因此針對腫瘤的特異性分子靶點設(shè)計抗腫瘤治療新方案成為可能.目前已經(jīng)有mAb治療、小分子抑制劑、新生血管抑制劑、基因與病毒治療、細胞載體的靶向治療等多個腫瘤靶向治療藥物問世.2021/7/2682分子靶向治療隨著對腫瘤細胞信號傳導(dǎo)途徑研

分子靶向藥物通過阻斷腫瘤細胞或相關(guān)細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),來控制細胞基因表達,從而抑制或殺死腫瘤細胞,靶向藥物最大的優(yōu)點是以腫瘤細胞或與之相關(guān)的細胞為靶點,選擇性地抑制或殺死腫瘤細胞,而不損傷人體的正常細胞,因而是一類極具發(fā)展前景的腫瘤治療藥物.目前還沒有針對Wn/β-catenin信號途徑的特異性靶向治療藥物,但一些其他靶向治療藥物及實驗室研究均顯示該信號途徑可做為分子靶向治療的潛在靶點.2021/7/2683分子靶向藥物通過阻斷腫瘤細胞或相關(guān)細胞的信小分子抑制

小分子抑制劑是分子靶向治療研究的熱點.研究表明,β-catenin不僅受絲氨酸/蘇氨酸磷酸化調(diào)節(jié),而且也受生長因子介導(dǎo)的酪氨酸磷酸化調(diào)節(jié).酪氨酸激酶抑制劑格列衛(wèi)(Glivec/Gleevec)是一種小分子蛋白,已用于慢性髓性白血病和胃腸道間質(zhì)瘤的臨床治療.研究發(fā)現(xiàn),格列衛(wèi)能顯著抑制大腸癌細胞增殖,并能下調(diào)wnt/β-catenin信號途徑轉(zhuǎn)錄活性,使β-catenin從細胞核到細胞膜轉(zhuǎn)位,所以β-catenin也是格列衛(wèi)的潛在靶點.因此格列衛(wèi)有望進一步開發(fā)為大腸癌的輔助治療藥物.血管2021/7/2684小分子抑制小分子抑制劑是分子靶向治療研究的熱

內(nèi)皮抑素(endostatin)是一種由約184個氨基酸組成的多肽,這種天然蛋白質(zhì)是膠原xVⅢ上的相對分子質(zhì)量為20kDa的C端片段.其在1997年從血管內(nèi)皮細胞瘤細胞中被分離出來,是特異的血管生成抑制劑,體內(nèi)外對多種腫瘤有明顯的抑制作用.近年研究發(fā)現(xiàn),endostatin不僅抑制血管生成,體內(nèi)外對大腸癌、乳腺癌、肺癌等腫瘤細胞也有直接的抑制作用,對大腸癌抑制作用最強.Hanai報道endostatin是wnt/β-catenin信號途徑的有效抑制劑,抑制內(nèi)皮細胞和大腸癌細胞株的wn/β-catenin信號轉(zhuǎn)錄活性,促進β-catenin降解.Lepourcelet通過高通量方法對7000種化合物文庫中篩選,發(fā)現(xiàn)8種化合物能特異地抑制p.catenin與Tcf-4復(fù)合物形成,抑制β-catenin

/Tcf-4轉(zhuǎn)錄活性,下調(diào)靶基因cyclinDl和c-myc表達,從而抑制大腸癌細胞增殖.但其臨床應(yīng)用前景仍需進一步探討.2021/7/2685內(nèi)皮抑素(endostatin)是一種由約1病毒和基因治

目前國內(nèi)外腫瘤基因治療研究領(lǐng)域中,針對抑癌基因p53的重組人p53腺病毒是研究最為深入、進展最快的一種基因治療產(chǎn)品,臨床上也顯示了較好的療效.研究表明P53蛋白可上調(diào)泛素E3連接酶Siah-1的表達量和活性,促進和加強β-catenin的降解,阻止該信號途徑轉(zhuǎn)錄因子Tcf-4的活化:或直接抑制Tcf-4的轉(zhuǎn)錄,從而抑制wnt/β-catenin信號途徑.2021/7/2686病毒和基因治目前國內(nèi)外腫瘤基因治療研究領(lǐng)域中,針對

針對wnt/β-catenin信號途徑的病毒和基因治療研究的靶分子主要是該信號途徑的關(guān)鍵分子β-catenin和核轉(zhuǎn)錄因子Tcf-4.以β-catenin為靶點的基因治療策略主要是反義寡核苷酸和RNA干擾(RNAi).研究報道,β-catenin反義寡核苷酸呈劑量依賴方式減少β-cateninmRNA和蛋白表達、Tcf4轉(zhuǎn)錄活性和cyclinDl表達,體內(nèi)外顯著抑制APc基因突變的大腸癌細胞增殖.2021/7/2687針對wnt/β-catenin信號途徑的病毒和vandeWetering報道,β-cateninsiRNA明顯抑制大腸癌Lsl74T細胞Tcf4轉(zhuǎn)錄活性,并誘導(dǎo)細胞周期阻滯和促進細胞分化.vernla用非病毒載體0

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