Understanding How Wnt Influences Destruction Complex Activity and β-Catenin Dynamics

doi:10.1016/j.isci.2018.07.007

.2018年8月31日：6:13-21。

doi:10.1016/j.isci.2018.07.007。 Epub 2018年7月17日。

了解Wnt如何影响破坏复合物活性和β-儿茶素动力学

阿比鲁普·穆克吉¹, 尼哈·达尔¹, Mark Stathos公司¹, 大卫·V·沙弗², 拉维·S·凯恩^三

附属公司

¹佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院，美国佐治亚州亚特兰大30332。
²加州大学伯克利分校化学工程系，伯克利，CA 94720，美国；美国加州大学伯克利分校生物工程系，伯克利，加州94720；美国加州大学伯克利分校Helen Wills神经科学研究所，加利福尼亚州伯克利市，邮编94720。电子地址：schaffer@berkeley.edu。
^三佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院，美国佐治亚州亚特兰大30332，电子地址：ravi.kane@chbe.gatech.edu。

PMID： 30240607
预防性维修识别码： 137275美元
内政部： 2016年10月10日/j.isci.2018.07.07

了解Wnt如何影响破坏复合物活性和β-连环蛋白动力学

阿比鲁普·穆克吉等。 i科学. 2018.

.2018年8月31日：6:13-21。

doi:10.1016/j.isci.2018.07.007。 Epub 2018年7月17日。

作者

阿比鲁普·穆克吉¹, 尼哈·达尔¹, Mark Stathos公司¹, 大卫·V·沙弗², 拉维·S·凯恩^三

附属公司

¹佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院，美国佐治亚州亚特兰大市，邮编30332。
²加州大学伯克利分校化学工程系，伯克利，CA 94720，美国；美国加州大学伯克利分校生物工程系，伯克利，加州94720；美国加州大学伯克利分校Helen Wills神经科学研究所，加利福尼亚州伯克利市，邮编94720。电子地址：schaffer@berkeley.edu。
^三佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院，美国佐治亚州亚特兰大30332，电子地址：ravi.kane@chbe.gatech.edu。

PMID： 30240607
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内政部： 2016年10月10日/j.isci.2018.07.07

摘要

尽管对经典Wnt信号通路进行了广泛的研究，但该信号下调破坏复合物活性和抑制β-连环蛋白降解的机制仍存在争议。特别是，最近的注意力集中在两种主要的竞争机制上——磷酸化抑制和泛素化抑制。我们的综合实验和理论分析表明，部分细胞内破坏复合物的分解导致β-连环蛋白磷酸化和泛素化的部分抑制。这种抑制是空间模式的，与Wnt刺激后一些破坏复合物重新定位到细胞膜一致。此外，与公认的破坏复合物具有高度加工性的观点相反，我们的分析支持一种分布模型，其中β-catenin可以从序列磷酸化事件之间的复合物中分离出来。了解Wnt信号调节的基本机制为科学和治疗目的调节通路提供了合理的基础。

关键词：生物信息学；分子生物学；基因调控的分子机制。

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数字

图1
表征β-连环蛋白对Wnt-3A刺激的反应动力学（A）示意图显示了两个模型，这两个模型被提出用于解释Wnt诱导的β-连环素水平增加。模型1（顶部）表明CK1和/或GSK3对磷酸化的抑制导致β-catenin在细胞中积聚，而模型2（底部）基于泛素化的抑制。（B–D）通过免疫印迹法对Wnt刺激后（B）非膜相关β-连环蛋白、（C）全细胞CK1-磷酸化β-连环素和（D）GSK3-磷酸化β-catenin浓度随时间的变化进行表征。绘图显示平均值±1 SD（n=3个重复）。（E）用链霉亲和素-琼脂糖珠（Strep）或琼脂糖珠子（control）拉下后，在（−）和（+）Wnt刺激前后新合成的叠氮高丙氨酸标记蛋白的浓度表征。输入通道对应于使用链霉亲和素-琼脂糖珠下拉之前的样本，因此代表总蛋白，而不是新合成的AHA标记蛋白。分别对输入车道进行成像。（F）使用抗Axin1抗体通过免疫共沉淀（IP）表征Wnt刺激后蛋白质相互作用的变化。另请参见图S1。

图2
Wnt刺激后破坏复合成分的表征（A）通过免疫印迹法表征Wnt刺激时非膜相关GSK3-磷酸化-β-连环蛋白（顶部）和CK1-磷酸化-α-连环素（底部）浓度随时间的变化。曲线图显示平均值±1 SD（n=3个重复）。（B） GSK3-磷酸化-β-连环蛋白（左）和CK1-磷酸化-α-连环素（右）的全细胞（蓝色）和非膜相关（橙色）浓度的比较。绘图显示平均值±1 SD（n=3个重复）。（C）使用抗APC抗体通过免疫共沉淀（IP）监测Wnt信号传导时各种蛋白质与APC相互作用的变化。（D）量化Wnt刺激后Axin1-APC相互作用的变化。通过双尾t检验，曲线图显示平均值±1 SD（n=5个重复），***p<0.001。另请参见图S2。

图3
模拟β-连环蛋白对Wnt刺激的反应动力学（A）卡通，展示β-连环素的连续酶修饰。（B–D）速率方程数值积分结果与（B）总β-catenin、（C）GSK3-5-β-cat和（D）CK1-p-β-cat浓度变化的实验数据的比较。速率常数值（k₁，千₂、和k_三)假设每个都减少到其原始值的0.44倍，以反映活性破坏复合物数量的减少。（E–G）将速率方程的数值积分结果与GSK3-5-β-cat浓度变化的实验数据进行比较，结果表明（E）仅k值减小_三，（F）仅k₂和（G）k₁和k₂，但不是k_三图（B–G）中的实验数据显示平均值±1 SD（n=3个重复）。另请参见图S3。

图4
Wnt信号传递的拟议机制（左）在缺乏Wnt的情况下，所有破坏复合物都以细胞溶质β-连环蛋白为降解目标。（右）Wnt刺激导致细胞内破坏复合物的一部分分解，抑制其磷酸化和泛素化胞浆β-连环蛋白的能力。游离β-连环蛋白水平增加，直到大规模作用导致活性破坏复合物恢复β-连环素降解速率。

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