JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 14: Cell Signaling Pathways
14.15:
非经典 Wnt 信号通路
Wnt 是一种合子效应基因,在非常早期的胚胎发育过程中表达。它调节动物从早期发育到成虫阶段的各种过程,例如胚胎中的器官发生以及神经元和血液干细胞的维持。Wnt 蛋白可以诱导多种细胞内通路,具体取决于不同 Wnt 配体的特定能力,在不同共受体存在下与共享和同源受体形成复合物。非经典 Wnt 通路,也称为 β-catenin 非依赖性通路,与经典 Wnt/β-catenin 依赖性信号通路相比,其特征较少。
平面细胞极性通路
Wnt-Frizzled PCP 信号通路最初是通过果蝇的遗传研究发现的。但也发现它在脊椎动物中具有功能,在许多需要方向信息的发育过程中都需要它,例如皮肤的发育、体毛的方向、输卵管和呼吸道中细胞的极化等。然而,从果蝇到哺乳动物,PCP 通路的调节是保守的。
单个细胞极性是通过每个细胞相对侧的 PCP 蛋白复合物的分离来确定的。相反,存在于膜同一侧但在相邻细胞上的 PCP 复合物相互稳定。这对于在细胞之间传播和建立相同的空间对称性至关重要。
Wnt/Ca2+ 信号通路
在脊椎动物中存在的 19 个 Wnt 基因中,Wnt5a 是一种”经典”非经典 Wnt 信号转导,可在 Frizzled 家族的合适受体存在下激活钙信号通路。然而,Wnt5a 也可以与其他膜结合受体(如酪氨酸激酶家族的 Ror1/2)结合,以激活细胞中的 Ca2+/CaMKII 通路。
人类中存在 19 种不同的 Wnt 蛋白,它们可以通过三种不同的途径调节基因。
在所有这三种途径中,靶细胞中的信号转导是通过称为卷曲受体的跨膜受体以及低密度脂蛋白相关蛋白 (LRP) 等辅助受体介导的。
Wnt 蛋白与这些蛋白结合形成 Wnt-Frizzled-辅助受体复合物。
但在这一点上,这三种途径发生了分歧。
非经典 Wnt 通路都是不依赖 β-catenin 的。
第二条 Wnt 通路,称为平面细胞极性通路,由 GTP 酶的 Rho 或 Rac 家族促进。
在凌乱的蛋白质的帮助下,它们调节 Rho 和 JNK 的活性,这两者都参与胚胎发育过程中细胞极化和迁移的协调。
最后,在 Wnt-钙通路中,Wnt-Frizzled-辅助受体复合物与凌乱的蛋白质的相互作用将信号传递到磷脂酶 C,进而导致细胞内钙离子从内质网中释放。
细胞中钙水平的正确平衡至关重要,任何影响钙水平调节的突变都会影响动物的多种功能 – 包括健康的产前心脏和肌肉组织的发育。
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