Введение
В году был открыт первый геномный локус Wnt лиганда (wingless) как критический компонент для формирования крыльев у Drosophila melanogaster. В последующие годы было найдено, что несколько других локусов, нарушение которых вызывало дефекты сегментации во время развития Drosophila, фенотип, связанный с Wnt сигналингом, кодируют гены, эволюционно консервативные у многих других видов, включая позвоночных. Wnt (WNT) лиганды ассоциированы с раком, когда инсерция вируса опухоли молочной железы у мышей (mouse mammary tumor virus, MMTV) в промотор int, мышиного ортолога wingless (позже названного Wnt), вызывает опухоли молочной железы у мышей. Позднее было показано, что в наследственном колоректальном раке гиперактивация Wnt пути связана с канцерогенезом у человека. Эти результаты инициировали множество исследований по раскрытию функции компонентов Wnt пути и его физиологических ролей, включая WNT, в состояниях здоровьях и болезнях.
Секреция WNT
У человека WNT семейство включает различных генов. WNT представляют собой цистеин-обогащенные протеины размером приблизительно кДа, которые секретируются через эндоплазматический ретикулум (ER) и аппарат Гольджи механизмом, ассистирующим посттрансляционной модификации и транспорту протеинов через секреторный путь. После их транслокации в просвет ER гликозаминогликаны прикрепляются к рождающимися WNT в раличных сайтах. Кроме того, ER-резидентная ацилтрансфераза Porcupine прикрепляет пальмитолеиновую кислоту к определенным остаткам цистеина и серина в WNT. Затем протеин груза Wntless/evenness (WLS/Evi) связывается с WNT путем связывания с пальмитолеиновой кислотой, и направляет их в секреторный путь. После секреции из продуцирующей клетки модифицированные WNT презентуются реципиентым клеткам, либо связанием с протеинами переносчиками, такими как афамин, либо на экзосомах или цитонемах, действуя ауто- или паракринным образом. Рецептор груза Evi/Wls рециркулирует из плазмы в ER с помощью ретромер-зависимого механизма для повторной загрузки WNT. Насыщенность WLS/Evi в ER регулируется его убиквитинированием и последующей деградацией, тем самым ограничивая секрецию WNT.
Роль секретируемых WNT в каноническом и неканоническом Wnt сигналинге
Wnt сигналинг может категоризироваться в канонический, β-катенин-зависимый сигналинг и несколько неканонических, β-катенин-независимых путей. В процессах развития и поддержания гомеостаза канонический Wnt сигналинг индуцируется ассоциацией WNT с когнантными рецепторами на клеточной мембране. WNT связываются с Frizzled (FZD) рецепторами и Lrp/ корецепторами, приводя к полимеризации Disheveled (DVL) и последующей инактивации комплекса деструкции. Полимеризация DVL результирует в дополнительные шаги аккумуляции и ядерной транслокации β-катенина. В ядре β-катенин связывается с членами TCF/LEF семейства транскрипционных факторов и последующей экспрессией (или ингибированием) таргентных генов Wnt, способствуя клеточной дифференцировке, пролиферации или поддержанию стволовости. В отсутствие WNT, комплекс деструкции, большой протеиновый мультимер, включающий поддерживающие протеины APC и AXIN/, серин/треониновые киназы CK и GSK-β и E убиквитинлигазу β-TrCP, таргетирует транскрипционный коактиватор β-катенин для протеасомной деградации. Канонический Wnt-сигналинг может усиливаться лигандами R-спондина, которые повышают количество FZD на плазматической мембране, связываясь с рецепторами LGR и, следовательно, ингибируя E убиквитинлигазы RNF/ZNRF, которые таргетируют FZD для деградации.
В отличие от канонического Wnt-сигналинга, который управляет экспрессией транскрипционных мишеней, неканонический Wnt-сигналинг включает раличные пути, которые не приводят к стабилизации β-катенина. Wnt/планарная клеточная полярность (PCP) и Wnt/Ca+ пути активируются специфическими WNT, такими как WNTA и WNT, но приводят к активации различных сигнальных каскадов. В пути Wnt/PCP неканонические WNT связываются с рецепторами FZD и корецепторами, такими как VANGL, ROR/ и PTK, ведущим к клеточным и транскрипционным ответам, включая активацию Rho/ROCK и JNK сигнальных каскадов. Как одно из следствий, индуцируются изменения морфологии и подвижности клеток. В Wnt/Ca+ сигналинге связывание WNT с FZD рецепторами приводит к быстрому повышению внутриклеточных уровней Ca+ и последующей активации Ca+-зависимых протеинов. Например, Wnt/Ca+ сигналинг может прямо влиять на функцию клетки независимо от транскрипции, активируя протеинкиназу C (PKC) или кальмодулин-зависимую протеинкиназу (CAMK). Кроме того, повышенные уровни Ca+ приводят к транскрипционным изменениям, модулируя активность NFAT и NF-κB. Другой β-Катенин-независимый путь, Wnt/STOP сигналинг, требует компонентов канонического Wnt каскада выше β-Катенина, таких как рецепторы LRP и DVL. Wnt/STOP сигналинг ведет к снижению GKS-зависимого полиубиквитинирования различных протеинов и, следовательно, повышает их содержание. Важной мишенью Wnt/STOP является регулятор клеточного цикла c-MYC. Среди эффектов, опосредованных Wnt/STOP сигналингом, — регуляция размера клеток и правильная сборка микротрубочек в процессе митоза. Большинство WNT не активируют Wnt/STOP сигналинг. WNTB идентифицирован как эссенциальный лиганд для активации Wnt/STOP сигналинга в линиях раковых и соматических клеток человека. Значимость этого нового пути Wnt в биологии рака еще не выяснена, но недавние открытия указывают на участие Wnt/STOP в биогенезе рибосом в моделях рака поджелудочной железы человека.
