10.wnt与notch信号传导(正式).ppt

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 (glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β) — 轴蛋白(Axin/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 • β-连环蛋白的上游 • 哺乳动物的3个同源体 — DVI 1~3 • 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 • 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： 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,The Multiple roles of β- 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 ( glycogen synthase kinase -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-3β,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 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/ 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,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,Modulators 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CaMKⅡ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 • 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 (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/ 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βγ复合物结合 ,还能与肌醇磷脂结合 谢 谢 !,。