转录阻遏因子Brinker对果蝇Wingless信号通路靶基因的表达调控

Wnt信号通路在发育的细胞分化调控等过程起重要作用，其异常和诸多疾病发生关系密切。我们在前期工作中发现Dpp信号通路的转录阻遏因子Brinker对果蝇Wingless（Wg）信号通路的靶基因有直接调控作用，在果蝇培养细胞中，Brinker与TCF/Groucho协同阻遏Wg靶基因nkd的表达。在果蝇中，上调Dpp信号可以导致nkd表达的增加。这些结果表明Brinker可能介导了Dpp信号对Wg通路调制作用，可能是Wg靶基因调控的一种新机制。本课题将围绕这一模型，以果蝇遗传学的方法，在果蝇Wing disc深入研究Brinker及其它Dpp通路成员对多个Wg靶基因的作用和影响。我们将用ChIP技术和转基因报告基因等方法对其作用机制作进一步探讨。本研究将有助于我们对发育过程中信号通路转导机制的了解。

Wnt和TGF-β信号通路是高度保守的两个重要的信号转导通路。过去的研究表明果蝇中Wingless（Wg）和Decapentaplegic（Dpp）信号均在翅膀发育的模式形成中起指导作用，但通过相互独立的机制。近年有研究表明Dpp通路中的重要转录因子Mad可能介导两者之间的cross talk。本研究以果蝇翅膀发育为例阐明了果蝇翅膀发育中这两条信号通路cross talk的一种新的机制，即Dpp靶基因的阻遏蛋白Brinker（Brk）同时可以直接阻遏Wg信号的反馈抑制基因naked cuticle（nkd），从而介导了Dpp信号对Wg信号的抑制作用。我们首先鉴别了nkd基因的一个Brk结合位点，并通过体外实验和在体实验证明该位点功能上的重要性。Brk和Groucho协同阻遏nkd的表达，凝胶阻滞迁移和ChIP实验证明了Brk特异地与该位点结合。在Kc细胞中，Brk抑制Arm依赖nkd报告基因的活性。在体实验表明，Brk与nkd的结合和Wg信号活性呈反比。这些实验表明Brk可以直接地抑制Wg的靶基因nkd的转录。我们进一步用遗传学研究证明在果蝇幼虫的Wing disc，Brk的gain-of-function或loss-of-function可以导致nkd表达的下调或上调，过表达brk可以增加Wg靶基因Dll的表达，而brk缺陷导致Dll表达的缺失，说明Brk通过对nkd的转录阻遏而在体参与Wg信号通路的信号转导。Brk基因功能的改变与Wg的表型相一致。最后，我们过表达稳定激活形式的Dpp的受体(TkvQD)，也可以导致nkd表达上调，和Dll表达下调。因此，Dpp信号可以通过brk ─| nkd ─| Wg targets的负反馈环路抑制Wg信号。本机制的阐明有助于进一步理解不同信号通路对于特定发育过程的协调作用。