1、 不同物种的胚胎发育有着相似的分子机制和调控 网络,参与早期胚胎发育的主要信号途径包括: Wnt、 TGF/BMP、Hedgehog、 RTK、 Notch信号途径。 这些信号通路与大部分 胚胎发育 过程密切有关并且保守, 参与了不同物种及同一物种不同组织器官的发育过程 。早期 胚胎发育的信号调节途径Wnt信号途径Wnt 信号通路是参与胚胎及器官发育的主要四大类信号传导途径之一 , Wnt信号通路是一个复杂的调控网络 ,目前认为包括 三种分支 :l经典 Wnt信号通路 ,通过 -Catenin作用激活基因转录 ;lWnt/PCP通路 (planner cell polarity pathway
2、),通过小 G蛋白激活 c-JunN端激酶 JNK,调控细胞骨架重排 ;lWnt/Ca2+通路 ,通过胞内 Ca2+释放而影响细胞黏连和基因表达。Wnt家族 成员 Wnt是一类分泌型糖蛋白,通过自分泌或旁分泌发挥作用。根据 其活性的差异,可将Wnt蛋白分为两大类: Wnt-1 wg类和 Wnt-5a类: Wnt1类基因包括 Wnt-1, -2, -3A, -7B, -8及 -8B, wingless等,在爪蟾胚胎中异位表达时可以 诱导次级体轴 的形成; Wnt-5a类成员包括 Wnt-4, -5A及 -11等,可以降低细胞的黏着性,改变细胞的运动状态 。 Wnt经典信号通路的激活由分泌型 Wn
3、t糖蛋白与卷轴受体 (Frizzled Receptor)的结合而起始 . Frizzled为细胞膜表面的一类具有七次跨膜结构的受体蛋白 ,与细胞表面的另一类 LRP5/6受体共同组成配体 Wnt的特异结合靶点 . 配体 Wnt与 Frizzled的特异结合能够激活细胞内含有PDZ结构域的蛋白 Dsh(Dishevelled),Dsh释放信号抑制GSK3对 -Catenin的降解活性 . Dsh首先激活鸟苷酸结合蛋白 (GBP),由 GBP将 GSK3从降解复合体上解离下来 ,最终导致 -Catenin在胞浆中稳定积累并进入细胞核内激活 LEF/TCF转录因子 ,启动靶基因转录Wnt/-cat
4、enin途径(又称 经典 Wnt信号途径 ) 在 Wnt信号未激活, -catenin与多种蛋白形成一个复合体并被 GSK3磷酸化,然后通过泛素 -蛋白酶体途径被迅速降解。 GSK-3:是一种蛋白激酶 (糖原合成激酶 -3),能将磷酸基团加到-catenin氨基端的丝氨酸 /苏氨酸残基上。 Wnt/-catenin信号的活化还需要另一个 Wnt辅助受体 LRP5/6 (果蝇中的同源蛋白称为 Arrow) 当 Wnt配体与 Fz LRP6结合时会诱导 Axin与 LRP6膜内部分结合,使得原蛋白复合体解聚。同时 fz可通过Dsh抑制 GSK3的活性。 GSK-3是一种蛋白激酶 (糖原合成激酶 -
5、3),能将磷酸基团加到 -catenin氨基端的丝氨酸 /苏氨酸残基上。 -catenin不能再被降解而在细胞质内积累,并进入细胞核内,与 T-细胞因子 (T cell factor, TCF)家族的转录因子一起激活靶基因 (如xnr3、 siamois)的转录。-catenin 是 经典 wnt信号通路中的 效应因子 。 -catenin具有两种功能: 一方面它可与钙黏蛋白及肌动蛋白结合,从而将细胞粘连复合体与细胞骨架相连,对于细胞粘连具有重要作用; 另一方面,存在于细胞之中的可溶性 -catenin参与了 Wnt信号的传导。Wnt信号通路 调控网络 Wnt蛋白除了与 Frizzled以及
6、LRP5/6结合以外 ,还能通过与细胞膜上其他竞争性抑制蛋白结合而对信号通路进行负调控。 分泌蛋白 Dkk1(Dickkopf1)可通过与 LRP5/6形成三聚体诱导细胞快速内吞 ,阻断信号通路。 Wnt/-Catenin/TCF途径的正向激活能够诱导负调控因子 Axin2的转录 ,通过促进 -Catenin的降解反馈抑制 Wnt/-Catenin信号途径。 Wnt信号途径可概括为: WntFrzDsh-catenin 的降解复合体解散 -catenin积累,进入细胞核 TCF/LEF 基因转录( 如 xnr3、, siamois )。With WntFzLRPDshAxin GSK3APC-
7、cateninPTCFTLETarget genesproteasomeWnt-catenin-catenin-catenin Wnt JNK途径又称为平面细胞极性途径或非经典 Wnt信号途径,最初发现于果蝇。 fz和 Dsh参与了这一过程。Dsh的下游因子包括 Rho家族的小分子 GTP酶 (small GTPase)RhoA和 Rac。 Rho家族的小分子 GTP酶对细胞骨架的调节起着关键作用。已知许多对细胞骨架调节蛋白都是 RhoGTP酶的下游效应分子 。wnt/JNK 途径胚轴指胚胎的前后轴和背 腹轴靶蛋白 磷酸化靶基因 转录1受体 AngII受体PIP2PKCCa2GqIP3DAGPLCPhospholipase C signal transduction pathwayF小 G蛋白是指分子量 20-30KD的单亚基 G蛋白。F有 60多种,广泛存在于哺乳的各种组织细胞中F小 G蛋白的超家族,包括五个亚家族Ras Rho Rab ARFs Ran小 G蛋白超家族介导的信号通路