10.Wnt与Notch信号传导(正式)

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—β-连环蛋白(β-catenin)—糖原合成酶激酶(glycogensynthasekinase-3β，GSK-3β)—轴蛋白(Axin/Conduction)—APC(adenomatouspolyposiscoli)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：(Lowdensitylipoproteinreceptorrelatedprotein,LRP)•单跨膜蛋白•胞外域直接结合Wnt蛋白•Wnt辅受体•胞内部分结合轴蛋白•哺乳动物的两个同源体—LRP5、LRP6Dishvelled(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•β-连环蛋白的上游•哺乳动物的3个同源体—DVI1~3•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•PSD95•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：β-连环蛋白(β-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β-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—转录激活作用TheMultiplerolesofβ-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-3β(glycogensynthasekinase-3β:•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-3α、GSK-3βAPC(Adenomatouspolyposiscoli:•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/Tcellfactor)：•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/β-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1.典型Wnt/β-连环蛋白信号通路(canonicalWnt/β-cateninpathwayWnt配体↓Frizzled,LRP↓Dsh/Dvl↓多蛋白复合体↓β-连环蛋白说明：•β-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-3β活性•CKⅠε是调节β-连环蛋白稳定的一个关键正性调控分子•核内的β-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ModulatorsofWnt-signaling2.平面细胞极性通路(theplanarcellpolaritypathway•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β-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JNKWntDIXPDZDEPDshZw3APCAxinArmFz/dFz2TCFRho,Rac基因转录细胞骨架JNK级联细胞平面极性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CaMKⅡ和PKCWntFrizzledPKCPLCDAGPI3[Ca2+]iCaMKⅡ细胞反应(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β-连环蛋白以及Wnt/β-连环蛋白通路信号分子参与。•背前侧β-连环蛋白的聚集—最早标志•β-连环蛋白的过表达，可诱导胚胎产生额外体轴。•β-连环蛋白调节的典型Wnt信号参与前后轴的形成•β-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•Wnt3a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。参与轴突形成的起始过程：•Wnt7a能诱导苔状神经纤维中轴突和生长锥的重建•Wnt7a能诱导突触素Ⅰ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(stemcells)•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/β-连环蛋白信号通路控制了皮肤干细胞的分化。•皮肤干细胞存在于毛囊膨突—毛囊角质细胞—毛囊间表皮•β-连环蛋白基因缺失，阻止毛囊细胞系分化•β-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、β-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-Jκ—哺乳类•Su(H)—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adaptorprotein•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(pleckstrinhomologydomain)能与G蛋白的βγ复合物结合,还能与肌醇磷脂结合。谢谢!