Wnt/β-catenin通路的激活途徑及其相關(guān)調(diào)控在腫瘤研究的應(yīng)用

提到 EMT，大多小伙伴們都會(huì)立刻想到腫瘤，我們常說(shuō)，腫瘤具有 EMT 特性，但上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化 (EMT) 也是細(xì)胞形態(tài)發(fā)生過(guò)程中不可或缺的機(jī)制，因?yàn)闆](méi)有間充質(zhì)細(xì)胞，就永遠(yuǎn)無(wú)法形成組織和器官[1]。
EMT 過(guò)程描述了靜止上皮細(xì)胞向間充質(zhì)、運(yùn)動(dòng)表型的分化，最初在發(fā)育早期觀察到[1]。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn) EMT 不僅對(duì)于發(fā)育和傷口愈合至關(guān)重要，而且代表了原發(fā)性腫瘤形成和轉(zhuǎn)移的一個(gè)顯著特性[2]。

圖 1. 上皮細(xì)胞可塑性的循環(huán)及誘導(dǎo)細(xì)胞 EMT 發(fā)生^[1]。

A. 上皮細(xì)胞可以通過(guò)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)細(xì)胞，在此期間上皮細(xì)胞失去了許多上皮特性，并具有間充質(zhì)細(xì)胞的典型特性。在大多數(shù)生物發(fā)育的早期階段，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 (EMT) 調(diào)控著重要的過(guò)程，在缺乏 EMT 的情況下，發(fā)育不能經(jīng)過(guò)囊胚期。用 Matrix metalloproteinase-3  (C) 處理 SCp2 小鼠乳腺細(xì)胞 (B) 誘導(dǎo) EMT。

EMT 過(guò)程可促進(jìn)癌癥干細(xì)胞樣，免疫逃逸，多重抵抗，侵襲性表型，介導(dǎo)癌細(xì)胞的可塑性，允許其持續(xù)和不可逆地適應(yīng)不斷變化的條件，與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥及免疫逃逸密不可分[3][4][5]。

EMT 受多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)，例如 TGF-β、Wnt/β-catenin、Hedgehog 和 Notch 信號(hào)通路，這些途徑通過(guò)刺激 Snail、Twist 和 ZEB1/2 等轉(zhuǎn)錄因子來(lái)觸發(fā) EMT。在所有信號(hào)通路中，Wnt/β-catenin 通路在 EMT 的調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[6]。
▐  Wnt/β-catenin 的激活誘發(fā) EMT 
正常情況下，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的負(fù)調(diào)控因子，如結(jié)腸腺瘤性息肉病蛋白(APC)、 糖原合成激酶３蛋白 (GSK-3) 和軸蛋白（Axin）等可與 β-catenin 結(jié)合形成復(fù)合物從而發(fā)生磷酸化，并進(jìn)一步降解[7]。

然而在多種癌癥細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)這些 Wnt/β-catenin 通路負(fù)調(diào)控因子的基因發(fā)生突變和缺失，β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大量聚集隨后轉(zhuǎn)移至核內(nèi)與 T 細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子 (Tcellfactor/Lymphoid enhancing factor, TCF/LEF) 等轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合物，激活下游靶基因推動(dòng)細(xì)胞周期發(fā)展或產(chǎn)生異常蛋白質(zhì)，誘導(dǎo) EMT，使細(xì)胞發(fā)生癌變[7]。
 
▐  Wnt 通路的激活途徑
Wnt 的激活是通過(guò)不同的 Wnt-蛋白質(zhì)配體結(jié)合到 Frizzled 家族細(xì)胞表面受體，從而傳遞生物學(xué)信號(hào)至細(xì)胞內(nèi)，包括三種途徑[8]：
(1) 經(jīng)典 Wnt/β-catenin 途徑：Wnt 基因在腫瘤細(xì)胞中被異常激活，磷酸化激活胞質(zhì)內(nèi)的 Dsh 蛋白，抑制 GSK3β/APC/Axin 復(fù)合物中的關(guān)鍵成分 GSK3β 活性，阻止 GSK3β 對(duì) β-catenin 的磷酸化與泛素化，降低了 β-catenin 的磷酸化降解[9]。胞質(zhì)中聚集增多的 β-catenin 轉(zhuǎn)進(jìn)入細(xì)胞核，與核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子 TCF/LEF 相互作用，從而影響細(xì)胞粘附、組織形態(tài)發(fā)生和腫瘤發(fā)展[10]。

(2) 非經(jīng)典 Wnt/PCP 途徑：一方面，F(xiàn)z 受體結(jié)合 Wnt 配體并使 Dvl 磷酸化。另一方面，Smurf 泛素化 Prickle（一種通常抑制 Wnt/PCP 信號(hào)傳導(dǎo)的蛋白質(zhì)）。Prickle 的分解使 Dvl 能夠與 DAAM 結(jié)合，激活 Rac1、Profilin 和 RhoA。Rac1 激活 JNK，從而磷酸化 c-Jun 和 CapZIP。然后 c-Jun 進(jìn)入細(xì)胞核刺激基因轉(zhuǎn)錄。而 RhoA 激活 DIA1 和 ROCK，后者激活 MRLC。CapZIP、MRLC、DIA1 和 Profilin 都會(huì)刺激肌動(dòng)蛋白聚合，進(jìn)而影響細(xì)胞極性和遷移[7]。
(3) 非經(jīng)典 Wnt/Ca2+ 途徑：Wnt 與 Fz 受體結(jié)合導(dǎo)致 G 蛋白介導(dǎo)的 PLC 激活，刺激 Ca2+ 釋放，DAG 與 Ca2+ 一起激活蛋白激酶 C (PKC) 以刺激細(xì) Cdc 42，從而導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白聚合，從而促進(jìn)細(xì)胞極化和遷移。同時(shí)，IP3 與 InsP3R 結(jié)合導(dǎo)致胞質(zhì) Ca2+ 增加，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶激活活化 T 細(xì)胞的核因子 (NFAT)，從而引起基因轉(zhuǎn)錄[7]。

 

大量研究表明，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的失調(diào)會(huì)導(dǎo)致 EMT，而 Wnt/β-catenin 的調(diào)控又有誰(shuí)在參與呢？
▐  miRNA 靶向 Wnt/β-catenin 來(lái)調(diào)節(jié) EMT
Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)激活的核心是 β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)中的積累。因此，針對(duì) β-catenin 的 miRNA 可能通過(guò)靶向 Wnt 信號(hào)通路或其下游轉(zhuǎn)錄因子來(lái)抑制 EMT。
今年 8 月，Dongsheng Zhu 等人揭示了miR-199b-3p在骨肉瘤 (OS) 的形成和進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。miR-199b-3p 可與 CCDC88A 的 3' 非翻譯區(qū) (UTR) 結(jié)合，下調(diào) CCDC88A 的表達(dá)水平，抑制 EMT 和 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，從而介導(dǎo)其對(duì) OS 細(xì)胞增殖和侵襲的抑瘤作用[11]。

此外，Ling 等人的研究證明 miR-145 通過(guò)靶向 Oct4 使 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路失活來(lái)抑制肺癌細(xì)胞中的 EMT[12]。miR-33b 還與 ZEB1 的 3′-UTR 結(jié)合并抑制肺腺癌細(xì)胞中的 ZEB1 表達(dá)，從而阻斷 Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)并在體外和體內(nèi)抑制腫瘤生長(zhǎng)和 EMT 發(fā)生[13]。
▐  WNT3A–RIP1–β-catenin 通路誘導(dǎo) EMT
2023 年 7 月，A-Ram Kang 等人發(fā)現(xiàn) 了 RIP1 在控制 WNT/β-catenin 經(jīng)典信號(hào)傳導(dǎo)以增強(qiáng)結(jié)直腸癌 (CRC) 轉(zhuǎn)移方面的新潛在作用[14]。
在沒(méi)有 WNT 配體的情況下，磷酸化 β-catenin 被 β-TrCP 識(shí)別并結(jié)合。β-catenin 的泛素化、cIAP1/2 調(diào)節(jié) RIP1 泛素化，進(jìn)而降解 β-catenin 蛋白。
而 WNT3A 的處理誘導(dǎo) cIAP1/2 降解，消除了 β-TrCP 向 β-catenin 的募集，并依次阻斷 β-catenin 泛素化。RIP1 和 β-catenin 相互結(jié)合并穩(wěn)定， RIP1 和 β-catenin 的這種結(jié)合也會(huì)刺激 β-catenin-β-TrCP 復(fù)合物的解離 (但不改變 β-catenin 和 β-TrCP 的蛋白水平)，抑制 β-catenin 的泛素化，進(jìn)而刺激 EMT 誘導(dǎo)，增強(qiáng) CRC 細(xì)胞的體外遷移和侵襲能力[14]。 

此外，許多致癌信號(hào)，如受體酪氨酸激酶 (RTKs) 家族、PI(3)K/Akt, MAPK 等可抑制 GSK-3β 活性，促使 β-catenin 的大量積累，觸發(fā)細(xì)胞遷移和 EMT[15]。Wnt  家族會(huì)與 Ras/Raf/MEK/ERK，TGFβ/Smad 等通路產(chǎn)生 Crosstalk，相互影響協(xié)作調(diào)控與細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因，共同參與調(diào)解腫瘤細(xì)胞 EMT 過(guò)程。 
還有許多蛋白靶點(diǎn)通過(guò)參與調(diào)控 Wnt/β-catenin 而影響腫瘤細(xì)胞 EMT 過(guò)程。如 TAMs 分泌的白細(xì)胞介素-1β 通過(guò)磷酸化 GSK3β 在結(jié)腸癌細(xì)胞中增加 β-catenin 的可用性，阻礙 β-catenin 破壞復(fù)合體的功能[16]。MRGBP 通過(guò) DKK1/Wnt/β-catenin 和 NF-κB/p65 通路介導(dǎo) EMT 促進(jìn)結(jié)直腸癌的進(jìn)展等[17]。

本期小 M 為大家介紹了激活 Wnt/β-catenin 通路會(huì)誘發(fā)腫瘤 EMT 的產(chǎn)生，Wnt 通路的激活途徑以及 Wnt/β-catenin 通路的相關(guān)調(diào)控。細(xì)胞的動(dòng)態(tài)可塑性的調(diào)控也是研究者們尋求疾病治愈方法的重要突破點(diǎn)，涉及相關(guān)課題的小伙伴們可以點(diǎn)贊收藏喔~

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IWP-2 靶向結(jié)合 Porcupine ，Wnt 加工和分泌的抑制劑。

XAV939 Tankyrase 1 抑制劑，靶向 Axin，抑制 Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)。

IWR-1 IWR-1是端錨聚合酶抑制劑，抑制Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)途徑。

SB-216763 ATP 競(jìng)爭(zhēng)性的 GSK3 抑制劑。

ICG-001 結(jié)合 CREB 蛋白的 β-catenin/TCF 轉(zhuǎn)錄抑制劑。

MSAB MSAB 是 Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)的有效和選擇性抑制劑。MSAB 與 β-catenin 結(jié)合，促進(jìn)其降解，并下調(diào) Wnt/β-catenin 靶基因。

NSC668036 Frizzled-Dvl 結(jié)構(gòu)域抑制劑，阻斷 Wnt 信號(hào)。

Box5 Box5 是一種有效的 Wnt5a 拮抗劑。Box5 抑制 Wnt5a 信號(hào)并抑制 Wnt5a 介導(dǎo)的 Ca2+ 釋放。Box5 抑制細(xì)胞遷移。

TWS119 GSK-3β 抑制劑，激活 Wnt/β-catenin 通路。

SKL2001 SKL2001 是 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的激動(dòng)劑，具有抗腫瘤活性。SKL2001 通過(guò)破壞 Axin/β-catenin 相互作用，穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi) β-catenin。

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