Передача сигналов Wnt, как известно, предназначена для передачи сигналов от внеклеточной среды в ядро посредством каскада сигнальных событий, которые вдут к активации β-catenin. Zeng et al. и Davidson et al. занялись фундаментальным вопросом передачи сигналов Wnt: какие киназы участвуют в активации Wnt рецептора?

В отсутствие Wnt, образование комплекса между β-catenin и β-catenin-связывающими белками, axin, adenomatous polyposis coli (APC) и glycogen-synthase kinase-3 (GSK3), приводит к фосфорилированию β-catenin с помощью GSK3 и к деградации β-catenin. Когда же клетки подвержены действию Wnt, то рецептор frizzled и рецептор low-density lipoprotein (LDL)-receptor-related protein-6 (LRP6) активируются и формируют комплекс. Axin рекрутируется на этот рецепторный комплекс, а β-catenin транслоцируется в ядро, где он регулирует экспрессию генов. Соединение axin с LRP6 связано с фосфорилированием LRP6, это указывает на то, что protein kinases может рекрутироваться на рецептор после активации его с помощью Wnt. Zeng et al. и Davidson et al. предполагают идентифицировать эти киназы.

Wnt индуцирует фосфорилирование LRP6 по некоторым кластерам Ser и Thr остатков, которые входят в центральный Pro-rich motif (PPPSP), так Zeng et al. впервые выявили PPPSP мотив для фосфорилирования активности. Комбинированный генетический и биохимический анализ показал, что GSK3 является киназой, которая фосфорилирует Ser остаток в этом мотиве. Эти результаты указывают на двойную роль GSK3 в передаче сигналов Wnt; GSK3 фосфорилирует β-catenin, что обусловливает деградацию β-catenin, но она также фосфорилирует и активирует LRP6.

Davidson et al. выявили вторую киназу, которая участвует в фосфорилировании LRP6. Используя белок-модифицирующий скрининг для регуляторов LRP6, авт. идентифицировали casein kinase-1γ (CK1γ), связанный с мембраной член семейства CK1. Генетические эксперименты показали, что CK1γ необходима для передачи сигналов Wnt у позвоночных, Drosophila melanogaster и Xenopus laevis. Кроме того, авт. показали, что CK1γ ассоциирует с LRP6 и что CK1γ-обусловленное фосфорилирование LRP6 индуцирует рекрутирование axin на рецептор.

Как Wnt индуцирует фосфорилирование LRP6 с помощью GSK3 и CK1 неизвестно. Zeng et al. полагают, что GSK3 фосфорилирование индуцируется с помощью Wnt, тогда как CK1 активация может быть конституитивной. С др. стороны, Davidson et al. полагают, что PPPSP мотив постоянно фосфорилируется. Необходимы дальнейшие исследования для выявления деталей этого процесса и того, как эти киназы активируются.

G. Цzhan, E. Sezgin, D. Wehner, A. S. Pfister, S. J. Kьhl, B. Kagermeier-Schenk, M. Kьhl, P. Schwille, G. Weidinger, Lypd6 enhances Wnt/β-catenin signaling by promoting Lrp6 phosphorylation in raft plasma membrane domains. Dev. Cell 26, 331-345 (2013).

Соединение лиганда Wnt со своим трансмембранным рецептором Frizzled и ко-рецептором low-density lipoprotein receptor-related 5 or 6 (Lrp5/6) ведет к фосфорилированию Lrp5/6 и последующей интернализации комплекса лиганд-рецептор, что приводит к внутриклеточной передаче сигналов, которая достигает своей кульминации в виде накопления в ядре транскрипционного фактора β-catenin. Lrp6 обнаруживается по всей плазматической мембране, но он специфически фосфорилируется в организованных доменах мембран, платформах (липидных плотах), в которых рецепторные комплексы собираются в кластеры перед эндоцитозом. Цzhan et al. сообщили, что член Ly6 семейства Lypd6 способствует передаче сигналов Wnt путем стимуляции фосфорилирования Lrp6 особенно в платформах. Белки Ly6 или секретируются или закрепляются на плазматической мембране посредством ковалентно связывающей glycosylphosphatidylinositol (GPI) части, и они участвуют в разнообразных процессах, включая иммунную клеточную функцию, клеточную адгезию и высвобождение нейротрансмиттера. Передача сигналов Wnt/β-catenin способствует экспрессии lypd6 у эмбрионов рыбок данио и lypd6 необходим для Wnt8-обеспечиваемой спецификации клеточных судеб в разных тканях. Избыточная экспрессия lypd6 у эмбрионов рыб усиливает тяжесть фенотипов, связанных с избыточной экспрессией wnt8 и wnt3a, а morpholino-обусловленный нокдаун lypd6 вызывает фенотипы, сходные с теми, что вызываются нокдауном wnt8 , и снижает экспрессию генов мишеней эндогенного Wnt. Подобно некоторым др. членам семейства Ly6, Lypd6 содержит сигнал секреции и сайт прикрепления GPI, это обеспечивает закрепление на мембране. Авт. получили флюоресцентно нагруженную версию Lypd6 (GFP-Lypd6), которая лишена места прикрепления GPI (GFP-Lypd6-{Delta}GPI) или место прикрепления GPI замещено трансмембранным доменом CD44 человека (GFP-Lypd6-{Delta}GPI-CD44). GFP-Lypd6 и GFP-Lypd6-{Delta}GPI-CD44 локализовались на плазматической мембране у эмбрионов рыб и клеток CHO и иммунопреципитировались совместно с Lrp6 в клетках HEK 293T, но GFP-Lypd6-{Delta}GPI секретировался и не иммунопреципитировался совместно с Lrp6. Следовательно, способность Lypd6 взаимодействовать с Lrp6 не зависит от способа локализации Lypd6 на мембране. В плазматической мембране пузырьки, генерируемые в CHO клетках, GFP-Lypd6 располагаются в липидных плотах, тогда как Lypd6-{Delta}GPI-CD44 оказываются в приведенных в беспорядок регионах мембран, демонстрируя, что GPI якоря являются важными для ограничения Lypd6 плотами. В то время как GFP-Lypd6 способствует экспрессии генов мишеней для Wnt и ухудшает фенотипы, связанные с избыточной экспрессией wnt8 в культивируемых клетках и у эмбрионов рыб, Lypd6-{Delta}GPI-CD44 оказывает противоположный эффект, демонстрируя, что Lypd6 усиливает передачу сигналов Wnt только тогда, когда он расположен в липидных плотах. Наконец, эксперименты с устойчивыми к детергентам фракциями мембран из Wnt3a-стимулированных HEK 293T клеток показали, что GFP-Lypd6 способствует фосфорилированию Lrp6 в липидных плотах, но что GFP-Lypd6-{Delta}GPI-CD44 способствует фосфорилированию Lrp6 только вне этих платформ. Эти результаты согласуются с моделью, согласно которой Lypd6 является как транскрипционной мишенью, так и позитивным регулятором передачи сигналов Wnt, что ограничивает фосфорилирование Lrp6 мембранными плотами, из которых он интернализуется как часть активного рецепторного сигнального комплекса.

The Structural Basis of DKK-Mediated Inhibition of Wnt/LRP Signaling Ju Bao, Jie J. Zheng, and Dianqing Wu (15 May 2012) Sci. Signal. 5 (224), pe22.

Gγ{gamma} Activates GSK3 to Promote LRP6-Mediated β-Catenin Transcriptional Activity Kristin K. Jernigan, Christopher S. Cselenyi, Curtis A. Thorne, Alison J. Hanson, Emilios Tahinci, Nicole Hajicek, William M. Oldham, Laura A. Lee, Heidi E. Hamm, John R. Hepler, Tohru Kozasa, Maurine E. Linder, and Ethan Lee (11 May 2010) Sci. Signal. 3 (121), ra37.