Липидные модификации были открыты недавно как важное свойство некоторых сигнальных молекул. Липидами модифицируемые секретируемые белки включают членов Hedgehog (Hh) и Wnt семейств, и как было показано недавно, Drosophila гомолог TGFα, Spitz (Spi) (Miura and Treisman, 2006). Два самостоятельных липида добавляются к Hh белкам: palmitate на N-конец и cholesterol на C-конец (Pepinsky et al" 1998); однако пока, Wnts и Spi единственные известные, что acylated (Willert et al.. 2003: Miura et al., 2006; Takada et al., 2006). Гидрофобная природа секретируемых липопротеинов ставит интересные вопросы, связанные с прохождением через секреторный путь, с высвобождением с поверхности продуцирующих клеток и с транспортом к удаленным клеткам внутри ткани. В данной работе исследовали как липидные модификации затрагивают секрецию и сигнальную активность Wingless, члена семейства Wnt у дрозофилы.

Два липида прикрепляются к Wnts: palmitate на cysteine и palmitoleic кислота на serine. Palmitoylation cysteine 93 (C93) Wingless была продемонстрирована Willert et al. (Willert et al.. 2003). Соотв. остаток у мышиного Wnt3a (C77) также palmitoylated, указывая тем самым, что модификация законсервирована. В самом деле, замещение этого остатка на alanine (C93A у Drosophila или C77A в белке мышей) ведет к почти полной потере сигнальной активности в cell-based испытании (Willert et al., 2003). Недавно было показано, что Wnt1 и Wnt5a также palmitoylated и то эта модификация является существенной для сигнальной активности этих членов семейства Wnt (Galli et al., 2007: Kurayoshi et al., 2007; Miura and Treisman, 2006). Т.к. избыточно экспрессируемый [C77A]Wnt3A обладает остаточной активностью в autocrine-cell-based испытании, то было предположено, что palmitoylation может быть несущественной для сигнальной активности per se, а скорее необходимо, чтобы концентрировать сигнал на клеточных мембранах. В самом деле, в отсутствие palmitate на C77, Wnt3a становится более растворимым в водной среде (Willert et al.. 2003).

В недавнем исследовании Takada et al. показали, что Wnt3a, ацетилированный по второму остатку: Serine 209 (S209), модифицируется с помощью palmitoleic кислоты (Takada et al.. 2006). Т.к. этот остаток консервативен, то скорее всего, что та же самая модификация имеет место и у Drosophila (в позиции 239). Важно, что Takada et al. показали, что без этой модификации Wnt3a больше не секретируется. Because [C77A]Wnt3a секретируется, по крайней мере, в cell-based испытании (Willert et al., 2003), то Takada et al. предположили, что два липида на Wnt3a д. выполнять разные функции, с palmitic кислотой на C77, участвующей в сигнальной активности и с palmitoleic кислотой в S209, необходимой для прохождения через секреторный путь.

В данном исследовании использовали имагинальные диски Drosophila в качестве in vivo системы, которая позволяет изучить роль acyl групп на C93 и S239 в Wingless. На ст. третьего личиночного возраста Wingless обычно экспрессируется в рядах клеток, которые делят диск вдоль дорсо-вентральной границы. Отсюда она распространяется на большую часть презумптивной области крыла, где он соединяется с рецепторами семейства Frizzled family (в основном с Frizzled 2; Fz2) и активирует нижестоящую передачу сигналов. Было установлено, что в имагинальных дисках липидная модификация в S239 не является абсолютно необходимой для секреции или ассоциации с мембраной. но вносит вклад в сигнальную активность. Напротив, мутации C93 (отсутствие palmitoylation) вызывает неэффективный выход из endoplasmic reticulum (ER) и устраняет передачу сигналов. Полученные результаты указывают, что двойное lipidation необходимо для сигнальной активности. Lipidation также вносит вклад в доставку посредством секреторного пути, хотя для Drosophila Wingless, роль palmitate превалирует над ролью palmitoleic кислоты, тогда как противоположное верно для Wnt3a млекопитающих.