Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Где встречаются сигналы Notch и WNT

Where Notch and WNT Signaling Meet
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2195779/

Пресенилины (PS) являются частью молекулярного механизма, ответственного за расщепление белков, таких как белок-предшественник β-амилоида (APP) и Notch в плоскости мембраны (Annaert and De Strooper 1999). Мутации в PS1 являются одной из основных причин привычной болезни Альцгеймера. PS также участвуют в регулировании пути передачи сигналов Wnt / β-catenin, но как точно остается очень спорная проблема (для полного обсуждения см. Www.alzforum.org/members/forums/journal/catenin/index.html). В этом выпуске Soriano et al. 2001 дают результаты для окончательного определения весов в пользу концепции, согласно которой PS1 работает как отрицательный регулятор сигнального пути Wnt / β-catenin.

β-катенин, связанный с нервным плакофилином армадильоновый белок (NPRAP, также называемый δ-catenin), и p0071 ранее, как известно, связывались с большим цитоплазматическим доменом петли PS1 (см. www.alzforum.org/members/forums/journal/catenin/ index.html). Эти белки характеризуются повторами мотив броненосца, 42 аминокислотная последовательность, участвующая в белок-белковых взаимодействиях, однако только функция β-катенина была довольно хорошо установлена. Один пул β-catenin связан с клеточной мембраной с молекулой адгезии клеток E-cadherin и обеспечивает связь с актиновым цитоскелетом. Второй пул расположен в цитоплазме в комплексе с аксином, аденоматозным полипозом (АРС) и гликогенсинтаза-киназой-3β (GSK-3β). Фосфорилирование β-катенина GSK-3β способствует его связыванию с β-трансдуцирующим повтор-содержащим белком (β-TrCP), белком F-box и частью комплекса Eb / E3 ubiquitin ligase (Maniatis 1999). При ubiquitination β-catenin быстро деградирует с помощью протеасомы (рис.1). Связывание растворимого лиганда Wnt с мембранным рецептором frizzled ингибирует GSK-3β через путь, включающий казеин-киназы и белок, взломанный. Это приводит к накоплению нефосфорилированного β-catenin в цитоплазме и ее последующей транслокации в ядро ​​клетки. Здесь β-катенин связывается с членами семейства регуляторов транскрипции LEF / TCF (Т-клеточный специфический транскрипционный фактор 1) и активирует гены-мишени Wnt, такие как cyclin D1, c-myc и металлопротеазы. Таким образом, тонко настроенный баланс между тремя пулами β-catenin на клеточной мембране, в цитоплазме и в ядре определяет конечный результат сигнального пути Wnt (рис.1, для подробного обзора см. Www. Stanford. Edu / ~rnusse / wntwindow.html).

Однако, когда исследовалась функциональная значимость взаимодействия PS-β-catenin, были получены противоречивые результаты. PS1, по-видимому, либо стабилизировался (Zhang et al., 1998), либо дестабилизирует β-catenin (Kang et al., 1999). Примечательно, что клинические мутации PS, которые вызывают болезнь Альцгеймера, также положительно или отрицательно влияют на стабильность β-катенина. Учитывая эти противоречивые результаты, остается неясным, насколько эти наблюдения способствуют нашему пониманию заболевания (см. Www.alzforum.org/members/forums/journal/catenin/index.html). В попытке избежать методологической путаницы Soriano et al. 2001 были осторожны, чтобы не переэкспрессировать белки, использовать первичные культуры (и не большие Т-трансформированные культуры) фибробластов с нокаутом PS1, применять строгие меры контроля и использовать несколько функциональных анализов, чтобы сделать свою точку зрения. Они убедительно демонстрируют, что β-catenin накапливается в цитоплазматическом пуле, а транскрипция гена LEF / TCF активируется в отсутствие PS1. Их вывод о том, что пресенилин является отрицательным регулятором пути Wnt / β-catenin, получает значительную поддержку из недавних исследований in vivo у Drosophila melanogaster, свидетельствующих о том, что накопление армадильо (гомолог Drosophila β-catenin) наблюдалось в PS-дефицитной бластодерме эмбрионов (Noll et al., 2000). Генетический экран для супрессоров фенотипа броненосца дал Drosophila PS (Cox et al., 2000).

Важным вопросом является то, как PS1 влияет на стабильность β-катенина. Поскольку PS1 может связывать GSK-3β, возникает соблазн предположить, что он обеспечивает основу для фосфорилирования β-катенина (Kang et al., 1999). Интересно, что сайт взаимодействия β-catenin на PS1 содержит консенсусную последовательность для фосфорилирования GSK-3β (Kirchenbaum et al., 2000), предполагая, что это взаимодействие регулируется так же, как взаимодействие β-катенина с аксином / APC / GSK- 3β комплекса. Однако по данным Soriano et al. 2001, похоже, что PS1 не требуется для фосфорилирования β-катенина, поскольку фосфорилированные виды β-катенина накапливаются в клетках с дефицитом PS1. Кроме того, в присутствии ингибитора протеасомы MG132 в клетках с дефицитом PS1 наблюдается меньшее количество убиквитинированных видов β-catenin, чем в клетках дикого типа (Soriano et al., 2001). Вместо этого эти результаты показывают, что PS1 необходим для убиквитинирования β-катенина (но см. Noll et al., 2000) и поднимает интригующие вопросы о соотношении PS1 с машиной ubiquitin ligase и протеасомой (рис.1).

PS1 также участвует в сигнальном пути Notch 1. Notch 1 принадлежит к семейству интегральных мембранных рецепторов большого типа, участвующих в решениях о судьбе клеток. После связывания лиганда Notch подвергается протеолитической обработке. Его внутриклеточный домен транслоцируется в ядро, где он связывается с регуляторами транскрипции семейства CSL и индуцирует экспрессию генов-мишеней Notch (рис.1). Функции PS1 в протеолитическом комплексе, необходимые для генерации внутримышечного расщепления Notch, в отличие от расщепления APP (Kopan и Goate 2000). Эмбриональный летальный фенотип мышей, в которых гены PS1 были инактивированы, в значительной степени объясняется недостатками системы сигнализации Notch, и поэтому физиологическая значимость связи β-catenin / PS1 у млекопитающих оставалась несколько умозрительной. Однако, как обсуждалось в Soriano et al. 2001, мыши, у которых явно отсутствует экспрессия PS1 в коже (Zheng, H., неопубликованные результаты). Эти мыши развивают спектр опухолей кожи, что указывает на повышенную активность β-катенина и концепцию, что PS1 может действовать как репрессор этого пути во взрослую жизнь.

Предполагалось, что ингибирующий перекрестный разговор между сигнальными путями Notch и Wnt ранее был на уровне внеклеточного домена Notch, связывающегося с Wnt (Wesley, 1999), и на уровне внутриклеточного домена Notch, связывающегося с растрепанным (Axelrod et al. 1996). Теперь PS1 представляет собой третий уровень, на котором теоретически может происходить такое взаимодействие. Удаление домена цитоплазматической петли PS1 аннулирует его связывание с β-catenin, тогда как протеолитическое расщепление Notch и APP поддерживается (Saura et al., 2000; Soriano et al., 2001). Таким образом, функция PS1 в обороте β-катенина может быть отделена от его функции в обработке γ-секретазы. Как и во многих биологических вопросах, червь Caenorhabditis elegans мог пролить свет на этот вопрос. Wu et al. В 1998 году было доказано, что белок, кодируемый sel-10, супрессором сигнального пути Notch, функционально и физически связывает с SEL-12, гомологией червя человеческого PS. SEL10 относится к семейству CDC4 повторов F box / WD40, содержащих белки. Эти белки являются частью E3-ферментов пути ubiquitin-лигирования и, по-видимому, функционируют как адаптеры, которые вербуют целевые белки в комплекс, содержащий фермент, конъюгирующий с E2-ubiquitin (Maniatis, 1999). Было идентифицировано более 30 гомологов млекопитающих, включая β-TrCP (Winston et al., 1999). Теперь задача состоит в том, чтобы выяснить, обеспечивает ли PS1 эшафот для β-TrCP или других членов семейства белков F-box и субстратов ubiquitin-ligase, таких как β-catenin. Также будет важно установить, могут ли существующие данные быть распространены на другие белки, которые связываются с PS, например, NPRAP и p0071. В заключение, PS1 участвует, по меньшей мере, в двух протеолитических машинах, регулирующих каскады трансдукции сигналов: регулируемый внутриэмбрановый протеолиз Notch и APP с одной стороны (Brown et al., 2000) и регулируемая деградация белка β-catenin в сигнальном пути Wnt на другие (Noll et al., 2000; Soriano et al., 2001).

Мы приносим свои извинения нашим коллегам за то, что они не смогли привести всю соответствующую работу из-за редакционных ограничений.

Сокращения, используемые в этой статье: β-TRCP, β-трансдуцирующие повторы, содержащие белок; APC, аденоматозный полипоз коли; APP, β-амилоидный белок-предшественник; GSK, гликогенсинтаза киназа; NICD, внутриклеточный домен Notch; PS, пресенилин; TCF, специфичный для Т-клеток фактор транскрипции 1.

Presenilin в каналах сигнализации Notch и Wnt. Схематическая схема обоих сигнальных путей. Горизонтальные стрелки указывают на возможный (отрицательный) перекрестный разговор. β-CAT, β-catenin; β-TRCP, β-трансдуцирующие повторы, содержащие белок; APC, аденоматозный полипоз коли; AX, axin; CSL, CBF1, Su (H), Lag (1); Dvl, взломанный; FRZ, frizzled; GSK, гликогенсинтаза киназа; NICD, внутриклеточный домен Notch; TCF, Т-клеточный специфический транскрипционный фактор 1; Ub, убиквитин. Для получения более подробной информации, смотрите текст.

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *