Wnts являются семейством секретируемых гликопротеином, характеризующихся несколькими законсервированными цистеиновыми остатками. Извечтны 19
WNT генов у людей, некоторые из которых кодируют дополнительные, альтернативные сплайс-изоформы (Miller, 2001). Исторически белки Wnt были сгруппированы в два класса – канонические и неканонические – на базе их активности в линиях клеток или in vivo assays. Канонические Wnts (напр., Wnt1, Wnt3A и Wnt8) стабилизируют β-catenin, тем самым активируют транскрипцию Tcf/LEF генов-мишеней. Это вызывает образование вторичной оси у эмбрионов
Xenopus и морфологическую трансформацию некоторых линий клеток млекопитающих. Неканонические Wnts (напр., Wnt4, Wnt5A и Wnt11) активируют др. сигнальные пути, такие как planar-cell-polarity (PCP)-подобный путь, который направляет клеточные движения во время гаструляции (Heisenberg et al., 2000), и Wnt/Ca
2+ путь (открытый у рыбок данио и
Xenopus) (Kuhl et al., 2000). Неканонические Wnts м. даже противодействовать каноническим путям (Torres et al., 1996; Kuhl et al., 2001; Ishitani et al., 2003). Однако некоторые белки Wnt, по-вдимому, обладают как каноническими, так и неканоническими свойствами – напр., Wnt5A, неканонический Wnt, индуцирует образование вторичной оси, если ко-экспрессируется со своим рецептором, Fz5 (He et al., 1997). Т.о., функциональная классификация Wnts м. зависеть от репертуара рцепторов Wntв определенных типах клеток.
Wnt hрецепторный комплекс, который активирует канонический путь, содержит два компоненита: члена семейства frizzled (Fz) (известно 10 из этих 7-раз- пронизывающих мембрану белков у людей) и один из двух 1-раз-пронизывающих трансмембранных белков low-density-lipoprotein-receptor-related proteins [LRP-5 и LRP-6 (Pinson et al., 2000; Tamai et al., 2000; Wehrli et al., 2000)] (Рис. 1A). Активация неканонического Wnt пути обеспечивается с помощью Fz семейства рецепторов Wnt; неясни, нуждается ли он также и в LRP5/LRP6.
Wnt анатагонисты м.б. подрахзделены на 2 функциональных класса, sFRP класс и Dickkopf класс: члены sFRP класса, куда входит семейство sFRP, WIF-1 и Cerberus, соединяются непосредственно с Wnts, тем самым меняют их способность соединятся с Wnt рецепторным комплексом (Рис. 1b); члены класса Dickkopf, представлены определенным семейством белков Dickkopf, они ингибируют передачу сигналов Wnt путём связывания компонетна LRP5/LRP6 рецепторного комплекса Wnt (Рис. 1c). Теоретически анагонисты класса sFRP д. ингибировать и какнонически и неканонический пути, тогда как антагонисты класса Dickkopf д. специфически ингибировать канонический путь.
Большинство наших знаний об Wnt антагонистах получены в исследованиях
Xenopus и цыплят (Niehrs et al., 2001; Yamaguchi, 2001).
Discovery of the sFRP family
sFRPs являются антогонистами, которые непосредственно соединяются с Wnts. Они первоначально носили различные названия, отражающие их открытие одновременно с помощью разных подходов (Jones и Jomary, 2002). Сегодня известно 8 членов семейства. Унифицированная номенклатрура существует для 5 из них (sFRP1 to sFRP5) (Table 1), хотя sFRP3 всё ещё лучше известне как FrzB (Frizzled motif associated with bone development). На базе гомологии последовательностей sFRP1, sFRP2 и sFRP5 образуют подгруппу, как и sFRP3 с sFRP4, которые отдаленно родственны и др. sFRPs. Sizzled, Sizzled2 и Crescent образуют третью подгруппу, но они не идентифицированы у млекопитающих. Имеются противоречивые сообщения о способности Sizzled ингибировать передачу чигналов Wnt (Salic et al., 1997; Bradley et al., 2000; Collavin и Kirschner, 2003). Отметим, что за одним исключением (Illies et al., 2002), sFRPs (и др. Wnt антагонисты) не найдены у беспозвоночных. Несмотря на это многие из них демонстрируют ингибирующую активность в отношении
Drosophila Wnt гомолога Wingless (Wg).
sFRP3/FrzB впервые был очищен как хондрогенный фактор из хряща (Hoang et al., 1996). Он был открыт в то же самое время при скрининге
Xenopus на dorsal-специфические факторы – скрининг которых привёл также к идентификации Cerberus (Bouwmeester et al., 1996). FrzB содержит характерный cysteine-rich domain (CRD), который обладает гомологией с Fz CRD (Рис. 2a), это привело к предсказанию, что он регулирует передачу сигналов Wnt. Это было установлено в экспериментах первоначально на эмбрионоах
Xenopus: FrzB присутствует в Шпемановском организаторе во время ранней гаструляции в виде комплементраного паттерна с Xwnt-8 (Leyns et al., 1997; Wang et al., 1997a); он взаимодействует с Xwnt-8 (Wang et al., 1997a) и Wnt-1 (Wang et al., 1997b; Leyns et al., 1997); он ингибирует эктопическую функцию Xwnt-8 (Leyns et al., 1997; Wang et al., 1997a); и он ингибируте Wnt-1-индуцированное гакопление β-catenin в культивируемых клетках (Lin et al., 1997).
Члены семейства sFRP бвли также клонированы при поиске в EST базе данных гомологов Fz (Rattner et al., 1997), во время очистки hepatocyte growth factor/scatter factor из heparin-связывающей фракции среды, кондиционированной фибробластами легких эмбрионов человека (Finch et al., 1997), и как белки, секретируемые покоящимися клетками 10T1/2 фибробластов, которые модулируют чувствительность к проапоптическим реагентам (Melkonyan et al., 1997). В дополнение `secreted frizzled' Sizzled был выявлен при expression cloning screen у эмбрионов
Xenopus (Salic et al., 1997) и Crescent, др. sFRP-родчтвенная молекула, были выделены из цыплят (Pfeffer et al., 1997). Точно также как и у FrzB были выявлены ингибирующие эффекты многих из этих членов семейства sFRP на передачу сигналов Wnt у эмбрионов
Xenopus и/или в культивируемых клетках.
Structure/function relationships of sFRPs
CRDs из sFRPs, которые располоагаются на N-терминальной половине белка (Рис. 2a), обладают 30-50% сходными последовательностями с таковыми в Fz белках и включают 10 законсервированных цистеиновых остатков (Melkonyan et al., 1997). Остаётся неясным, продиводействюут ли sFRPs антагонисты передаче сигналов Wnt путём взаимодействия с Wnt лигандами посредством CRD (Lin et al., 1997) или C-терминального домена, который расположен вне CRD (Uren et al., 2000). Противоречивые данные м.б. результатом диффренциального сродства среди sFRPs с их Wnt партнёрами или использования различных лигандов (Wg у Uren et al., и Wnt-1 у Lin et al.). Важно, что CRD из sFRP1 также, по-видимому, взаимодействует с самим собой и с Fz (Bafico et al., 1999). т.о., sFRPs м. блокировать передачу сигналов Wnt или путём взаимодействия с Wnt белками, чтобы предупредить их от связывания с Fz белками, или путём образования нефункциональных комплексов с Fz.
C-терминальная половина sFRPs содержит домен, которые обладает слабым сходством последовательностей с белком ведения аксонов netrin (NTR). Этот NTR модуль, которые определяется по 6 цистеиновым остаткам и несколким законсервированным сегментам из гидрофобных остатков, был обнаружен также в тканевых ингибиторах metalloproteases и некоторых complement белках (Banyai и Patthy, 1999). Хотя sFRPs секретируются, но некоторые сообщения указывают на то, что sFRPs, синтезированные культивируемыми клетками, в основном обнаруживаются в плазматической мембране и/или во внеклеточном матриксе. В целом с некоторыми Wnts, sFRP1 высвобождаются в культуральную среду после добавления heparin (Finch et al., 1997). Считается, что ассоциация sFRPs с heparan sulfate proteoglycans стабилизирует sFRP-Wnt комплексы (Uren et al., 2000) или предопределяет локализацию антагониста.
sFRP expression patterns during development
Паттерны экспрессии некоторых sFRPs были изучены у развивающихся эмбрионов цыплят, мышей и
Xenopus (Jones и Jomary, 2002). В некоторых случаях паттерны экспрессииf sFRP комплементарны тем, что специфичны для Wnts, это м. подтверждать идею, что они противодей2ствуют функции Wnt. Одна из интеречных возможностей в том, что sFRPs контролируют морфогенетические градиенты Wnt сигнальной активности. И в самом деле было подтвержено, что sFRPs облегчают предпоределение границ у развивающихся организмов путём ограничения распросранения активности Wnt. Т.о., градиент экспрессии sFRP м. прдуцировать градиенты активных Wnt белков в областях, где Wnt экспрессируется униформно.
Др. возможность заключается в том, что перекрывающиеся паттерны экспрессии sFRPs просто отражают регуляцию экспрессиии
sFRP с помощью Wnts. Экспрессия
sFRP2 в агрегирующей мезенхиме, напр., индуцируется с помощью Wnt-4, который является критическим для развития почек на этой ранней стадии (Lescher et al., 1998). Интересно, что имеются также доказательства для оппозитных градиентов экспрессии
sFRP1 и
sFRP3 в развивающемся телэнцефалоне мышей (Kim et al., 2001). Чтобы понять занчение этих паттернов экспрессии необходимо в первую очередь узнать более точно, какие Wnts м. связывать каждый sFRP и м. ли sFRP дейстовать как антагонист или агонист.
sFRPs can potentiate Wnt activity
Если рассматривать функцию sFRP во время развтия, то м. обнаружить возможность того, что sFRPs не выполняют (всегда) функции антагонистов Wnt. Эксперименты с тканевыми структурами показали, что при низких концентрациях sFRP1 скорее усиливают активность Wg, чем ингибируют её (Uren et al., 2000). Это и др. наблюдения привели к предположению, что sFRP1 обладают низким сродством и высоким сродством связывания сайтов Wg; соединение с сайтами выского сродства д. способствовать передаче сигналов Wg, тогда как соединение с сайтами низкого сродства д. её ингибировать. Одним из предостережений в этих эксперменетах является то, что они затрагивают скорее Wg, чем Wnt позвоночных. Хотя имеется высокая степень консервации между Wg и Wnts позвоночных, но сохраняется возможность, что sFRP1-Wg взаимодействия не соответствуют таковым между sFRP-1 и Wnts у одного и того же вида. Согласно альтернативной гипотезе при высоких концентрациях sFRP1 соединяются с Fz рецепторами, чтобы сформировать нефункциональный рецепторный комплекс. В самом деле, продемонстрированы взаимодействия в случае sFRP1 и HFz6 (Bafico et al., 1999). Вообще-то первичная роль sFRPs opfrk.xftncz в транспорте Wnts к клеточным сайтам, которые имеют наивысшие концентрации рецепторов, куда они м. поставляться в качестве активных лигандов. При таком сценарии sFRPs д., по-видимому, действовать в качестве антагонистов только в тех сайтах, где имеется мало рецепторов.
Ситуация ещё больше осложнилась наблюдениями, что sFRP1 и sFRP2 вызывают разные клеточные реакции, когда используются при одинаковых концентрациях. Напр., они обнарживают противоположные эффекты и в отношении стабильности β-catenin и чувствительности клеток к цитотоксическим стимулам в MCF-7 клетках рака молодчных желёз (Melkonyan et al., 1997). Кроме того, хотя оба и sFRP1 и sFRP2 экспрессируются метанефрических почках, но sFRP1 блокирует образование почечных канальцев и ветвление зачатка (bud branching) в культурах метанефросов эмбрионов крыс, тогда как sFRP2 не обнаруживает подобного эффекта. Фактически, sFRP2 блокирует эффекты sFRP1 (Yoshino et al., 2001). Главным членом семейства Wnt, участвующим в этом процессе, является Wnt-4, и оба sFRP1 и sFRP2 способны регулировать активность Wnt-4. Расхождения м.б. обусловлены дифференциальным сродством к Wnt-4 или др. Wnt, экспрессируемым в почках. Вообще-то, когда очищенные Wnts становятся доступными, то анализ относительного сродства членов семейства sFRP к членам семейства Wnt м. помочь в интерпретации этих наблюдений.
sFRPs и the regulation of cell growth
Помимо своей роли во время развития путь Wnt играет важные роли в пролиферации, дифференцировке и апоптоза взрослых тканей. Так, аномальная активация пути Wnt происходит во время туморогенеза. Часто подавление активности sFRPs в карциномах и их активация при некоторых дегенеративных заболеваниях подчёркивают их важность в контроле активности Wnt в здоровых тканях.
Ген
sFRP1 обнаруживаетвя в хромосоме 8p21, в сайте частой потери гетерозиготности в опухолях у людей (Wright et al., 1998). Он подавлен при карциноме шейки матки (Ko et al., 2002), карциноме молочных желез (Ugolini et al., 2001) и карциномах яичников и почек (Zhou et al., 1998). Более того, гиперметилирование
sFRP1 промотора (также как и промоторов
sFRP2, sFRP4 и
sFRP5) происходит с высокой частотой в первичных colorectal карциномах (Suzuki et al., 2002). Опухолевые клетки м. отключать экспрессию sFRPs, т.к. жти белки м. способствовать апоптоозу. sFRP1, напр.,сенсибилизирует MCF-7 клетки рака молочных желёз к TNF-индуцируемому апоптозу (Melkonyan et al., 1997). sFRPs м. также играть про-апоптическую роль при др. заболеваниях. sFRP2, напр., усиливает свою активность в сетчатке пациентов с retinitis pigmentosa, апоптическом заболевании сетчатки (Jones et al., 2000).
Известны примеры, в которых экспрессия sFRP кажется несовместимой с ростом клеток в нормальных тканях. Телячий sFRP1 (называемый FrzA) экспрессируется во время образования новых сосудов и перестает обнаруживаться, когда сосудистая сеть полностью созревает. Он ингибируетт рост эндотелиальных клеток (Duplaa et al., 1999), индуцирует ангиогенез в мембранах хориоаллантоиса цыплят и усиливате миграцию и организацию эндотелиальных клеток в капилаяро-подобные структуры (Dufourcq et al., 2002).
Имеются также примеры, в которых sFRPs, по-видимому, играют позитивную роль в росте клеток; sFRP4, напр., экспрессируется в стромальных клетках, окружающих карциномы эндометрия и молочных желёз, но едва обнаруживается в строме секреторного или менструального эндометрия (Abu-Jawdeh et al., 1999). Более того, в противположность sFRP1, sFRP2 даёт клеткам MCF-7 возможность противостять TNF-индуцируемому апоптозу (Melkonyan et al., 1997). Сходные несоразмерноси выявлены и клеточных линиях, производных глиом, в которых экспрессия sFRP1 и sFRP2 усилена. Хотя sFRP не влияет ни на пролиферацию клеток глиомы , ни на чувствительность к апоптическим стимулам in vitro, они оба обеспечивают резистентность к сывороточному голоданию, а sFRP2 (но не sFRP1) способствует опухолевому росту у мышей nude (Roth et al., 2000). Учитывая ограниченное число изученных систем, точный механизм, с помощью которого sFRPs регулируют пролиферацию и апоптоз клеток, остаётся до конца неясным.
WIF-1
WIF-1 впервые идентифицирован в качестве экспрессирующейся последовательности tag в сетчатке человека, в качестве высоко законсервированного ортолога
Xenopus и zebrafish (Hsieh et al., 1999). Фенотип, индуцируетмый при инъекциях РНК, кодирующей WIF-1, в ранних эмбрионов
Xenopus, а именно, индукция частичной вторичной оси и аномальный сомитогенез, указывает на то, что он играет роль в пути передачи сигналов Wnt (Hsieh et al., 1999). В самом деле, хотя WIF-1и не обладает какими-либо общими сходными последовательностями с CRD домено у Fz или sFRPs, он м. связывать XWnt-8 и
Drosophila Wg во внеклеточных пространствах и ингибировать Xwnt-8–Dfz2 взаимодействия и стабилизацию Armadillo в клетках
Drosophila clone-8, обработанных Xwnt-8.
WIF-1 имеет N-терминальную сигнальную последовательность, уникальный WIF domain (WD), который сильно законсервирован у видов, и 5 epidermal growth factor (EGF)-подобных повторов очень сходных с теми, что у tenascin (Рис. 2c). Интересно, что WIF домен обнаружен также во внеклеточном домене семейства RYK (родственных tyrosine kinase) рецепторных тирозин киназ, и это ведёт к предположению, что RYKs участвуют в передаче сигналов Wnt (Patthy, 2000). В самом деле, у
Drosophila член семейства RYK Derailed, как установлено недавно, взаимодействует генетически и биохимически с
Drosophila Wnt5 (но не с
Drosophila Wnt4 или Wg), чтобы регулировать ведение роста аксонов (Yoshikawa et al., 2003). Однако
Drosophila Wnt5 почти вдвое больше по сравнению с др. членами семейства Wnt и поэтому несовсем ясно, м. ли Derailed соединяться с Wnt доменом в
Drosophila Wnt5 или с уникальным N-терминальным доменом.
Cerberus
Cerberus является ещё одним антагонистом Wnt, который принадлежит к тому же самому классу, что и WIF-1 и sFRPs. Он выделен из
Xenopus в качестве обильной organiser-специфической молекулы (Bouwmeester et al., 1996). Он экспрессируется в переденей энтодерме, включая Шпемановский организатор, и обладает уникальным свойством индукции эктопической головы без формирования туловища. Формирование туловища обеспечивается передачами сигналов Nodal и Wnt, в то время как индуцкия головы нуждается в ингибировании передачи сигналов Wnt и bone morphogenetic protein (BMP). Cerberus, как мультивалентный антагонист ростовых факторов, ингибирует все три сигнальные пути. которые ведут к одновременному формированию головы и ингибированию туловища. Он имеет cysteine-knot домен, который обнаруживается в некоторых цитокинах, включая членов сверхсемейства transforming growth factor-β (TGF-β) и их антагонистов (Biben et al., 1998; Piccolo et al., 1999). Протеолитически получаемые изоформы
Xenopus Cerberus (XCer), которые все ещё содержат cysteine-knot, м. соединяться с nodal-related-1, но не с Wnt-8 и BMP-4; так что способность XCer действовать в качестве Wnt антагониста м. регулироваться с помощью протеолиза (Piccolo et al., 1999). XCer отдаленно родственен мышиному белку, Cerberus-like (mCer1), но mCer1 не обнаруживает влияния на передачу сигналов Wnt и поэтому неясно, является ли он настоящим мышиным ортологом (Belo et al., 2000). Недавно открыта другая
Xenopus Cerberus-like молекула, названная Coco, которая также м. ингибировать передачу сигналов Wnt (Bell et al., 2003).
The Dickkopf family
Семейство Dkk представлено 4 членами (Dkk-1 - Dkk-4) и уникальным Dkk-3-родственным белком, названным Soggy (Sgy). Dkks имеют два характерных богатых цистеином домена (Cys-1 и Cys-2), разделенных линкернрой областью разной длины (Glinka et al., 1998; Krupnik et al., 1999) (Рис. 2b). Cys-2, в частности, высоко законсервирован у всех членов семейства и содержит 10 законсервированных остатков цистеина; это напоминает белки семества colipase, с которым белки Dkk обладают слабым сходством последовательностей (Aravind и Koonin, 1998; Krupnik et al., 1999). Детальный анализ последовательностей и структуры белков подтвердил, что Dkks и colipase имеют один и тот же паттерн disulfide-связей и сходные складки. Colipases существенны для гидролиза липидов с помощью pancreatic lipases и взаимодействуют с липидными micelles (van Tilbeurgh et al., 1999). Пока неясно, распространяется ли структурное сходство между colipases и Dkks на сходство функции по подобному взаимодействию с липидами.
Dkks и development
Наиболее изученным членом семейства Dkk является Dkk-1. Харатернрой онтоегетической функцией Dkk-1 является его актиновсть по индукции головы. Dkk-1 был клонирован сначала как молекула, которая способна индуцировать вторичную ось с полной головой, когда её мРНК инъецировалась эмбрионам
Xenopus вместе с доминантно-негативным мутантным BMP-2/4 рецептором (Glinka et al., 1998). Dkk-1 экспрессируется в передней эндомезодерме Шпемановского организатора, где существует активность, индуцирующая голову, а инъекция мРНК Dkk-1 вызывает anteriorisation с фенотипом `enlarged head'. Более того, эмбрионы
Xenopus, которым были инъециованы anti-Dkk-1 антитела (Glinka et al., 1998), и Dkk-1-нокаутные мыши (Mukhopadhyay et al., 2001) не имели передних головных структур, это указывает на то, что Dkk-1 важен для формирования головы.
Одинаково с sFRP3/FrzB, Dkk-1 блокирует и ранние и поздние эффекты эктопического Xwnt-8 у эмбрионов
Xenopus (Glinka et al., 1998) и ингибирует Wnt-индуцируемую стабилизацию β-catenin (Fedi et al., 1999) и β-catenin/Tcf-зависимую транскрипцию и искусственных и эндогеных генов в клетках млекопитающих и амфибий, соотв. (Wu et al., 2000; Brott и Sokol, 2002). Однако в отличие от sFRPs, Dkk-1 предупреждает активацию пути передачи сигналов Wnt за счёт связывания LRP5/6 скорее, чем Wnt белков (Bafico et al., 2001; Mao, B. et al., 2001; Semenov et al., 2001).
Помимо LRP5/6, Dkk-1 взаимодействует с др. классом рецепторов, однократно пронизывающих трансмембранных белков Kremen1 (Krm1) и Kremen2 (Krm2) (Mao et al., 2002). Krm, Dkk-1 и LRP6 образуют четвертичный комплекс, который прерывает передачу сигналов Wnt/LRP6 за счёт эндоцитоза и удаления Wnt рецепторов из плазматической мембраны (Mao et al., 2002). Исследования на
Xenopus показали, что белки Krm ингибируют активность Wnt во время раннего формировния передне-заднего паттерна ЦНС: избыточная экспрессия Krm anteriorises эмбрионы и нормализует posteriorised с помощью Wnt8 эмбрионы, а антисмысловой нокдаун Krm1 и Krm2 ведет к дефициту переднего нейрального развития (Davidson et al., 2002). Хотя точный молекулярный механизм, описывающиай как Krm–Dkk-1–LRP6 комплекс ингибирует каноническуй путь передачи сигналов Wnt, остаётся неясным, но имеются некоторые указания. Ключевцым компонентом канонического пути передачи сигналов Wnt является Axin, который негативно регулирует передачу сигналов Wnt, облегчая фосфорилирование β-catenin, маркируя его для протеосомной деградации. Wnt-активрованный LRP-5 рекрутирует Axin в плазматическую мембрану и и способствует его деградации, приводя тем самым к стабилизации β-catenin (Mao, J. et al., 2001). Способствуя интернализации LRP5/6 через Krm, Dkk-1 м. ингибировать поставку Axin в плазматическую мембрану.
Активация неканонического Wnt PCP-подобного пути, которая запускает конвергентное расшириние движений во время гаструляции, ингибируется с помощью доминантно-негативного Fz, но не Dkk-1 или с помощью доминантоно-негативного LRP6 (Semenov et al., 2001). Т.о., антогонистический эффект Dkk-1, обеспечиваемый с помощью LRP5/6, скорее всего является специфическим для пути Wnt/β-catenin. Однако недавно было показано, что Dkk-1 м. активировать неканонический PCP-подобный путь (Pandur et al., 2002) (хотя GSK-3β, который также ингибирует канонический путь, оказывает сходный эффект в этих экспериментах).
Кстати Wnt антагонистическая активность Dkk-4, по-видимому, неотличима от Dkk-1, тогда как Dkk-3 и Sgy не оказывают влияния на передачу сигналов Wnt (Krupnik et al., 1999; Mao и Niehrs, 2003). Однако Dkk-2 более сложен. Хотя и Dkk-1 и Dkk-2 м. соединяться с LRP6 и Krm2 (Mao et al., 2002) и противодействовать β-catenin/Tcf-зависимой транскрипции, индуцируемой Wnt-1 и Xwnt-8 (Wu et al., 2000; Brott и Sokol, 2002), Dkk-2 является слабым ингибитором Xwnt-8-индуцируемого удвоения оси (Krupnik et al., 1999; Wu et al., 2000). [Это м.б. частично bop-за того, что Dkk-2 не м. экспрессироваться на таких высоких уровнях, как Dkk-1 (Brott и Sokol, 2002).] Более того, эктопическая экспрессия Dkk-2 (но не Dkk-1) активирует передачу сигналов Wnt/β-catenin у эмбрионов
Xenopus (Wu et al., 2000), а Dkk-2 (но не Dkk-1) действует синергично с LRP6, чтобы поспособствовать удвоению оси и активации промотора
Siamois (Brott и Sokol, 2002).
Анализ делеционных мутантов и химерных белков показал, что С-терминальные домены Dkk-1 и Dkk-2, которые содержат область Cys-2, ведут себя сходно др. с др.: в отдельности они необходимы и достаточны для ассоциации с LRP6, потенциации LRP6-индуцируемой оси и транскрипционной активации репортерных генов (Brott и Sokol, 2002; Li et al., 2002; Mao и Niehrs, 2003), и они ингибируют формирование вторичной Xwnt-8-зависимой оси и кооперируют с доминантно-нагативными BMP-4 рецепторами, чтобы обеспечить индукцию головы (Brott и Sokol, 2002). Это указывает на то, что разные активности Dkk-1 и Dkk-2 м. возникать в результате различий в своих N-терминальных доменах. В самом деле, когда N-терминальный домен Dkk-1 слит с C-терминальным доменом Dkk-2, то он ингибирует способность последнего усиливать действие LRP6 по активации передачи сигналов Wn (Brott и Sokol, 2002). Одной из возможностей этого является то, что N-терминальный домен Dkk-1 предупреждает взаимодействия LRP6-Fz. Область Cys-2 также содержит связывающий сайт для Krm1/2, а ко-экспрессия Krm2 достаточна для превращения Dkk-2 из агониста LRP6 в антагониста LRP6 (Mao и Niehrs, 2003). Это указывает на то, что относительные уровни экспрессии LRP5/6 и Krm1/2 белков м. предопределять способность Dkk-2 действовать как агонист или антогонист.
Potential cellular functions of Dkks
Экспрессия Dkk-1 перекрывается с местами запрограммированной гибели клеток во время развития конечностей (Mukhopadhyay et al., 2001; Grotewald и Ruther, 2002), а потеря экспрессии Dkk-1 вызывает в результате слияние пальцев и формирование эктопических пальцев, сходных с теми, что обнаруживаются у мышей с мутацими др. белков, которые регулируют запрограммированную гибель клеток в конечностях (Mukhopadhyay et al., 2001). Необходимо посметреть, нужно ли, чтобы Dkk-1 ингибировал путь Wnt/β-catenin для индукции апоптоза. Dkk-1 м.б. важным медиатором апоптоза, индуцированного с помощью разнообразных стимулов. Промотор
Dkk-1 содержит p53-чувствительный элемент, а экспрессия Dkk-1 индуцируется с помощью p53 (Wang et al., 2000). Более того, генотоксический стресс, вызванны УФЛ ихимиотерапевтическими агентами, усиливает экспрессиию Dkk-1, и Dkk-1 сенсибилизирует клетки глиомы к индуцированному ceramide апоптозу (Shou et al., 2002). Увеличение экспрессии Dkk-1, индуцированное с помощью различных апоптических агентов, по-видимому, использует транскрипционный фактор Jun (Grotewald и Ruther, 2002).
Всё ещё неясно, может ли аберрантная экспрессия Dkk-1 являться причныым агентом заболеваний у людей. Однако исследования наследуемых
LRP5 мутаций демонстрирует потенциальную роль Dkk-1 в патогенезе. Врожденная мутация Gly171Val обнаруживается у всех затронутых членов родословной с аутосоно доминантным синдромом, характеризующимся высокой плотностью кости (Boyden et al., 2002; Little et al., 2002). Эта мутация являлется устойчивой к Dkk-1 антагонизму и т.о. м. увеличивать активность пути Wnt (Boyden et al., 2002). Это указывает на то, что др. Wnt антагонисты не м. компенсировать эту функцию Dkk-1/LRP. У мышей разрушение
LRP5 ведет к уменьшению пролиферации остеобластов, это даёт в результате фенотип уменьшения костной массы (Kato et al., 2002).
Биологическая роль Dkk-3 и Sgy на пути Wnt остаётся невыясненной, т.к. они не ингибируют канонической передачи сигналов Wnt (Krupnik et al., 1999; Mao, B. et al., 2001), и Dkk-3 (Sgy не тестировался) не взаимодействует с LRPs или Krm1/2 (Mao, B. et al., 2001; Mao et al., 2002).
Dkk-3 был клонирован независимо в качестве гена, который снижает экспрессию иммортализованных клеток и опухолевых клеточных линий (Tsuji et al., 2000). Он часто подавляется при не-мелкоклеточном раке лёгкого и обнаруживает эффекты. ингибирующие рост на опухолевые клетки (Tsuji et al., 2001). Остаётся определить, продиводествует ли Dkk-3 др. путям факторов роста с помощью механизмов, которые используют прямые ассоциации с лигандами или трансмембранными рецепторами по способу, сходному в тем, с помощью которго Dkk-1 ингибирует передачу сигналов Wnt. Sgy сходен своими последовательностями с Dkk-3 (22% остатков идентично у людей), особенно внутри N-терминального домена, но не обнаруживает какой-либо гомологии с др. Dkks (Krupnik et al., 1999) и поэтому не слудует ожидать от него функции антагониста Wnt. Sgy экспрессируется специфически в развивающихся сперматоцитах, это указывает на то, что он м. играть роль в сперматогенезе (Kaneko et DePamphilis, 2000).
Conclusion/perspectives
The two major classes of Wnt antagonists function in quite different ways: the sFRP class bind to Wnt ligands; и the Dkk class bind to a component of the Wnt receptor. The outcome appears to be that sFRPs inhibit canonical и noncanonical pathways whereas Dkks inhibit only the canonical pathway. However, recent studies have revealed that neither class of antagonist is quite so simple. Both sFRPs и Dkks can activate the canonical pathway; in some cases one antagonist can inhibit the action of another. Indeed, it may turn out that certain antagonists act as such only when expressed at nonphysiological levels. Clearly there are many unresolved issues. The keys to a better understи ing of these proteins will be the outcome of loss-of-function studies и the availability of purified Wnt proteins (Willert et al., 2003) to help determine the binding affinities и specificities of each antagonist.
Сайт создан в системе
uCoz
