Wnt蛋白分泌调控的分子机制

Wnt是脂基化修饰的分泌型糖蛋白，参与胚胎发育诸多环节并与多种重大人类疾病密切相关。尽管人们对Wnt信号通路的相关研究已取得全面认识，但对其分泌及调控的机理仍知之甚少。目前已发现两个分子对Wnt蛋白分泌至关重要：(1)膜蛋白Wntless(Wls)能协助Wnt蛋白从高尔基体到质膜的释放；(2)囊泡转运复合体Retromer可通过调控Wls从内吞体到高尔基体的逆向运输影响Wnt蛋白分泌，但其中的分子机制还有待深入探讨。另外，我们采用RNAi筛选发现了一个与Wnt蛋白分泌相关的新基因Sec22。初步研究表明，Sec22对Wls有调控作用。因此，本项目旨在以果蝇为模式动物，通过Retromer、Wls、Sec22等相关基因的深入研究，阐明发育过程中参与Wnt蛋白分泌调控的分子机制。

Wnt 是脂基化修饰的分泌型糖蛋白，对胚胎发育发挥重要作用，其信号失调与癌症等多种重大人类疾病密切相关。尽管人们对Wnt 信号转导基本了解，但对其分泌的调控机理仍知之甚少。为寻找调控Wnt分泌的新因子，我们以果蝇为模式动物通过全基因组RNAi文库筛选，发现并鉴定了调控果蝇Wnt蛋白Wingless (Wg) 分泌的基因：分拣蛋白（Sorting Nexin 3 ,SNX3) 、Dsys1、Sec22以及P24蛋白。此外，我们还研究了Wingless两个糖基化修饰和脂基化修饰对Wg蛋白分泌的调控作用。. . 我们发现，SNX3和Dsys1对Wg分泌的调控是通过Wls实现的：SNX3作为组分参与了Retromer复合体构成，调控Wls逆向囊泡运输，并通过影响Wls的稳定性来调控Wg的分泌；Dsys1通过启动其下游栓系复合物(Tethers)以捕捉循环反向运输(Retrograde)的Wls并使之重新定位到反式高尔基，参与Wg分泌的下一次循环。Sec22、P24 蛋白通过直接参与Wg蛋白分泌路径发挥调控作用。Sec22作为v-SNARE 蛋白，参与含有Wg蛋白的囊泡从内质网向高尔基体分泌的融合过程；而P24则作为Wg蛋白的载体在内质网上协助囊泡的形成。此外，我们还研究了Wg蛋白糖基化和脂基化修饰对分泌的影响。结果表明，糖基化修饰对Wg分泌影响不大; S239的脂基化修饰可参与受体结合，对Wg发挥功能具有重要意义；而C93和S239两个位点的共同脂基化修饰参与Wg与Wls的结合，对于Wg的分泌至关重要。. . 本项目筛选鉴定了一系列调控Wg分泌的蛋白，并对其作用机制进行了深入分析，有助于我们全面理解Wnt/Wg分泌的调控机理。新近Nature Communications文章表明，在结肠癌中不仅Wnt信号转导增强，Wnt蛋白的分泌也有增高，这提示我们了解并掌握Wnt分泌的机制将会对揭示癌症发生机理和开发抑癌药物提供重要的理论依据，本项目将对癌症机制研究，促进人类健康发挥重要作用。