一文捋清Wnt 信號通路與神經炎症(附完整Wnt 通路圖譜)

尚未有留言

Wnt 糖蛋白家族在調控胚胎髮育和成人穩態過程中具有多方面的作用,這種高度保守的細胞和組織特異性蛋白協調了神經誘導、細胞增殖、細胞遷移、成人的神經形成、神經元的維持和再生等一系列過程。最近,Wnt 通路被認為在調節大腦的病理髮展中具有關鍵作用,特別是由神經炎症引起的神經退行性疾​​病。

1、複雜的Wnt 信號通路

Wnt 信號通路非常複雜,包括三類信號級聯反應,大部分獨立進行但又相互作用:

典型的Wnt 信號通路依賴於核心分子β- catenin,Wnt 配體與Frizzled-LRP5/6 複合物結合,引起低磷酸化β-catenin 蛋白(非活性形式)的穩定和積累,並轉移到細胞核,通過與TCF/LEF 轉錄因子結合,啟動多個Wnt 靶基因的轉錄。一旦該通路失活,β-catenin 蛋白被β-catenin 破壞複合物磷酸化並被蛋白酶體降解。

另外兩條非典型Wnt 通路包括Wnt/PCP 通路及Wnt/Ca2+ 通路,不依賴於β-catenin,一般來說對典型的Wnt 通路具有抑製作用。

Wnt/PCP 通路也需要Wnt 配體與Frizzled 受體的相互作用,下游活化的Dishevelled、RhoA、Rac、ROCK 和JNK 等因子共同調節細胞運動及細胞極性;Wnt/Ca2+ 通路由Frizzled 配體激活經典的G 蛋白偶聯信號途徑啟動,引起下游級聯反應,最終激活轉錄因子NFAT,調控細胞命運及細胞遷移。

Wnt 信號通路參與胚胎髮生並與多種癌症相關,典型的Wnt 通路涉及信號級聯反應,包括Frizzled 和Dishevelled 蛋白家族以及β-Catenin 蛋白,最終抑制AXIN、GSK-3 和APC 蛋白的表達。非典型Wnt 通路參與細胞骨架和細胞內鈣水平的調控,並與神經退行性疾​​病有關。

在典型Wnt 通路和非典型Wnt 通路之間存在著複雜的相互調控,因此,基於Wnt 信號通路的治療需要細緻分析通路中分子的上下游關係及相互作用。

下方查看三類Wnt 信號通路完整圖譜:

  • 典型的Wnt 信號通路
  • Wnt/PCP 通路
  • Wnt/Ca2+ 通路
2、抗炎or 促炎?不同的Wnt 通路各顯神通

近年來,神經炎症反應已成為阿茲海默症、帕金森症和多發性硬化症等神經退行性疾​​病發生和發展的關鍵因素。控制這種免疫炎症反應是疾病治療的一個基本目標,而Wnt 通路中的成員可能是這類疾病治療的候選靶標。

目前公認的觀點是,典型的Wnt 通路作為一種抗炎機制,而非典型通路是促炎的。同時,也要考慮不同生理條件和細胞環境的影響。

例如,WNT-5A 是一種代表性非典型Wnt 通路配體,與維持先天性免疫有關。但是,WNT-5A 的表達可促進原代小膠質細胞中促炎細胞因子的產生,介導它們的促炎轉化。在阿爾茨海默病中,WNT-5A 導向的神經炎症導致神經毒性和神經退行性病變,為Wnt 調節療法的研究提供了啟示。

圖說:WNT-5A在健康及疾病狀態下的不同作用[3]

3、靶向Wnt 通路劍指阿爾茨海默症

最近在阿爾茨海默病小鼠模型中的一項研究發現,一種典型Wnt 信號通路的抑製劑Dickkopf-1(Dkk-1)是由β-澱粉樣蛋白誘導產生的,並可促進非典型Wnt-PCP 通路,該通路逐漸引起突觸收縮,最終導致神經元丟失。

重要的是,研究人員發現,使用藥物法舒地爾(fasudil)拮抗Wnt-PCP 通路,恢復兩個Wnt 通路之間的平衡,可降低β-澱粉樣蛋白依賴的突觸毒性。

圖說:β-澱粉樣蛋白激活的Wnt-PCP通路[1]

在未來,利用Wnt信號通路調控中樞神經系統的炎症,有望成為控制神經免疫穩態的有力工具之一。為助力神經學研究,Bio-Techne旗下兩大品牌R&D Systems ® 和Novus Biologicals ® 可提供超過168,000種神經科學研究相關抗體,覆蓋神經科學關鍵研究領域,包括各類神經細胞相關標誌物、神經發育、行為與認知、感覺系統、節律、突觸傳遞、信號傳導、神經內分泌以及神經退行性疾病研究等。

此外,Bio-Techne旗下Tocris Bioscience ® 提供3,000多種小分子化合物,可用於神經科學研究,包括神經遞質、離子通道調節劑、籠狀化合物、螢光探針、光控配體(DREADD)、多肽等。

參考文獻:
  1. Sellers, Katherine J. et al. “Amyloid Β Synaptotoxicity Is Wnt-PCP Dependent and Blocked by Fasudil.” Alzheimer’s & Dementia 14.3 (2018): 306–317.
  2. Zolezzi, Juan M., and Nibaldo C. Inestrosa. “Wnt/TLR Dialog in Neuroinflammation, Relevance in Alzheimer’s Disease.” Frontiers in Immunology 8 (2017): 187.
  3. Kumawat, Kuldeep, and Reinoud Gosens. “WNT-5A: Signaling and Functions in Health and Disease.” Cellular and Molecular Life Sciences 73 (2016): 567–587.
  4. Marchetti, Bianca, and Stefano Pluchino. “Wnt Your Brain Be Inflamed? Yes, It Wnt!” Trends in molecular medicine 19.3 (2013): 144–156.

文章來源:Bio-Techne
圖片來源:Bio-Techne
題圖來源:站酷海洛
Image by Gerhard Gellinger from Pixabay

 

 

生物學霸

作者

生物學霸

生物學霸是中國丁香園旗下專為科研人員打造的公眾號,在這裡可以免費下載文獻、查找實驗 protocol 和優質產品、獲取實用科研乾貨、覽讀科研趣事與心得。丁香園是中國領先的醫療領域連接者以及數字化領域專業服務提供商。成立19年以來,丁香園打造了國內領先的醫療學術論壇及一系列移動產品,並全資籌建了實體診所。通過專業權威的內容分享平台、豐富全面的數據積累、標準化高質量的醫療服務,丁香園連接醫院、醫生、科研人士、患者、生物醫藥企業和保險,覆蓋千萬大眾用戶,並擁有550 萬專業用戶,其中包含200 萬醫生用戶。

Up Next

相關的 文章

X