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关于肿瘤信号通路棕榈酰化的综述
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摘要:前言 作为一种进化上高度保守的信号通路,Wnt信号通路在机体生长、发育、代谢和干细胞维护等生物过程中发挥重要作用,相关研究发现Wnt信号通路失调与癌症等恶性疾病密切相关[1
前言
作为一种进化上高度保守的信号通路,Wnt信号通路在机体生长、发育、代谢和干细胞维护等生物过程中发挥重要作用,相关研究发现Wnt信号通路失调与癌症等恶性疾病密切相关[1]。在Wnt信号中,分泌的Wnt配体家族成员与一系列细胞表面受体结合,刺激产生了不同的信号级联,包括典型Wnt途径(β-catenin依赖途径)与平面细胞极性通路PCP、Wnt/Ca2+通路的非典型Wnt途径(β-catenin独立途径)[2]。Wnt受体、下游信号转导通路和靶向通路已经被广泛研究,但是对WNT蛋白如何分泌、如何从分泌Wnt的细胞向接收细胞转移的研究还很少。目前,已经知道内质网上的多跨膜O-酰基转移酶Porcn可以指导Wnt蛋白的分泌、成熟和棕榈酰化。在这篇综述中,我们总结并讨论了当前对Wnt酰化的理解,以便为将来该领域的研究提供借鉴。
1 Wnt信号通路
1982年人类首次从小鼠乳腺癌中分离得到wnt基因(也称int-1,小鼠乳腺癌病毒整合位点1)[3]。小鼠和人均编码19个wnt基因,不同的wnt基因具有特定的表达模式和功能。Wnt信号通路由WNT蛋白、β-catenin等多种信号分子、配体和受体组成,在进化过程中具有保守性。人类WNT家族由19个富含半胱氨酸的分泌糖蛋白组成,长度为350-400个氨基酸,有15个以上的受体或共受体作为配体[4]。
1.1 经典Wnt通路
破坏复合物(destruction complex)由AXIN、肿瘤抑制性腺瘤性息肉蛋白(APC)、糖原合成酶激酶3(GSK-3)和酪蛋白激酶1(CK1)组成。在没有经典WNT配体的情况下,β-catenin结合到破坏复合物上并被CK1和GSK-3磷酸化,磷酸化后的β-catenin经蛋白泛素化被蛋白酶体降解[5]。但在经典WNT配体的存在下,β-catenin的磷酸化和蛋白酶体降解会被抑制。当WNT配体与FZD受体/LRP共受体结合时,稳定β-catenin的破坏复合物被分解,DVL蛋白结合至AXIN,而后AXIN可抑制破坏复合物中GSK-3磷酸化β-catenin,因此破坏复合物被招募到质膜上形成信号体[6]。β-catenin在细胞质中聚集并定位到细胞核,与DNA结合T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)转录因子形成核复合体,导致Wnt应答基因的激活。
1.2 非经典Wnt通路
与β-catenin依赖的典型途径相比,WNT蛋白质能够激活独立于β-catenin以外的信号通路,这些通路被称为非经典通路,可以进一步分为两条不同的路径分支即平面细胞极性(PCP)通路和Wnt/Ca2+通路。
PCP通路参与细胞形态发生过程中极性的调控[7]。PCP途径通过WNT配体与FZD受体的结合激活通路,而与LRP共受体无关。非经典途径不需要利用包括Wnt本身在内的大多数经典途径组份,但大多数都涉及DVL和Dvl相关形态发生激活子1(DAAM 1)。在Wnt/PCP信号途径中,Wnt5A激活DVL、JNK和Rho。FZD和DVL与小GTP酶Rho连接,Rho进一步激活Rho相关激酶(ROCK),从而导致细胞骨架重组。Dvl与Rac GTP酶形成复合体,激活了Jun激酶(JNK)的活性[8]。非经典Wnt信号的第二个分支称为Wnt/Ca2+途径。Wnt/Ca2+途径的作用是调节细胞内Ca2+从内质网中的释放,并在原肠胚形成过程中调节背轴形成信号激活原肠胚细胞运动、细胞粘附、迁移[9]。Wnt/Ca2+途径的激活需要WNT配体与FZD受体结合,直接相互作用并激活异源三聚体G蛋白,导致细胞内Ca2+浓度增加。释放的Ca2+然后可以激活钙/钙调蛋白依赖激酶 II(CamKII)、钙调磷酸酶或蛋白激酶 C(PKC)[10]。
2 棕榈酰化
棕榈酰化是将16碳饱和脂肪酸棕榈酸酯作为脂质供体连接在蛋白质的一个或多个半胱氨酸残基上(但有时作为一个氧酯附着到丝氨酸)[11]。棕榈酰化不仅可以通过与其他蛋白质的相互作用,将信号分子正确引导到细胞内和细胞间的靶点;还可以通过膜锚定在特定的细胞表面微域/脂质受体,促进信号传递的效率和特异性。
2.1 Porcn介导WNT蛋白棕榈酰化
Wnt蛋白必须经过加工和分泌才能发挥作用。WNT蛋白上的棕榈酰化修饰是由位于细胞内质网上的Porcn进行的。WNT蛋白通过棕榈酰化附着至脂质体,继而被输送至细胞质膜完成分泌过程。Wnt细胞外转运的具体机制仍待继续研究,这些可能涉及分泌小泡或外泌体结合。负责棕榈酰化修饰的Porcn是定位于内质网(ER)的膜结合O酰基转移酶(MBOAT)家族中的成员,是一种多次跨膜蛋白[12]。
Porcn催化的反应发生在内质网腔中,分两步进行。首先,Porcn催化脂肪酰化反应需要硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD1),SCD1的去饱和作用可以将棕榈酰辅酶A变成棕榈油酸辅酶A。然后,棕榈油酸辅酶A是Porcn的底物,Porcn将棕榈油酸辅酶A转移到WNT蛋白的半胱氨酸上,催化反应发生[13]。Porcn可以将13-16个碳的单不饱和脂肪酸连接到WNT蛋白上。尽管已经确定了Porcn具有Wnt酰基转移酶的作用,但目前尚不清楚Porcn是如何识别其脂肪酸底物的以及为什么WNT蛋白发挥功能需要进行棕榈酰化反应。
文章来源:《肿瘤学杂志》 网址: http://www.zlxzzzz.cn/qikandaodu/2021/0312/397.html
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