Merlin在非洲爪蟾背腹体轴发育中对Wnt信号通路调节的分子机制研究

Wnt信号广泛地参与了对细胞生理功能的控制, Wnt信号的失控与多种肿瘤的发生密切相关。在非洲爪蟾胚胎早期发育中, Wnt信号的激活是背腹体轴建立的必要条件。因此,分析Wnt信号通路是如何被精确地调控具有重大的基础和肿瘤生物学意义。 Merlin是ERM蛋白家族中的一员，具有广泛的肿瘤抑制活性。Merlin在多种胚胎组织细胞中都有表达，但是Merlin在脊椎动物胚胎早期发育中的功能尚无报道，Merlin抑制肿瘤发生的确切分子机制也不明朗。我们独立的预实验发现Merlin在非洲爪蟾胚胎背腹轴建立过程中具有对Wnt进行精确负调控的功能，首次揭示Merlin抑瘤活性可能与其调控Wnt通路的活性相关。本计划的目的是要深入地研究Merlin对Wnt信号通路调控的分子机制。这一研究将对阐明Merlin 在脊椎动物胚胎发育中的功能、进一步澄清Merlin抑制肿瘤发生的分子机制有双重意义。

Wnt/b-catenin信号通路在非洲爪蟾体轴决定的不同阶段中具有不同功能。母源Wnt/b-catenin信号通过诱导Spemann组织者生成而促进背方体轴形成，在囊胚中期以前过量表达Wnt信号导致超背方化发育；而合子Wnt/b-catenin信号则促进体轴的后方化发育，在囊胚中期之后过度激活Wnt信号导致头部发育缺陷。Wnt/b-catenin信号通路的过度激活与多种癌肿的发生和/或者发展具有高度相关性。因此，Wnt/b-catenin信号通路的活性在胚胎发育和组织稳态维持中受到严格的调控。.NF2 (Merlin)属于ERM家族细胞膜-细胞骨架转接蛋白，最初在二型神经纤维瘤中被鉴定为一个肿瘤抑制基因，进一步研究发现NF2 (Merlin)活性缺失可以导致多种类型肿瘤的发生。目前关于Merlin抑制肿瘤发生的机制主要有以下几种假说：1）NF2促进生长因子受体如EGFR和CD44的内吞；2）NF2在细胞核中作为CRL4（DCAF1）E3的假底物竞争性地抑制多种促增殖信号的降解；3）NF2介导微丝细胞骨架对Hippo 信号通路的调控而发挥肿瘤抑制功能。另有报道， NF2在上皮细胞极性建立、促进cadherin/catenin介导的细胞粘连的稳定性中均由重要作用。.在成熟卵母细胞中敲降NF2导致非洲爪蟾胚胎背方化发育和母源Wnt信号靶基因的过量表达，在母源NF2敲降胚胎中进一步敲降b-catenin或者过量表C-cadherin可以阻止NF2敲降导致的背方化；而敲降合子NF2则导致头部发育缺陷。共注射NF2可以部分抑制LRP6dN1和b-catenin的第二体轴诱导活性。这些证据表明NF2在非洲爪蟾早期发育中能够负调控Wnt信号活性。在多种转化和非转化细胞株中过量表达NF2可以有效地抑制b-catenin对TOPFlash报告基因的激活活性。蛋白质化学和免疫组化分析表明，NF2可能是通过抑制b-catenin的核转位而参与对Wnt/b-catenin信号进行负调控。.综合以上实验结果，我们推断NF2可以负调控Wnt信号通路的活性，这种负调控作用对非洲爪蟾胚胎背腹体轴的的正常发育至关重要。这些发现为进一步深入探索NF2肿瘤抑制活性的新机制奠定基础。