Ｗｎｔ信号转导通路和肿瘤防治

杨　莹　付贺飞　周晓霞

【摘要】 Wnt信号转导途径可以分为决定细胞命运的经典途径和控制细胞运动及组织极性的非经典途径。经典ＷＮＴ信号转导通路是Ｗｎｔ蛋白通过与Frizzled (FZD)家族特异受体和LRP5/LRP6辅助受体结合，触发细胞内的信号转导，使β-连环蛋白（β-catenin）聚集的级联反应过程。非经典的Wnt信号被转导是通过Frizzled家族受体和ROR2/RYK联合受体结合到Dishevelled依赖（Rho family GTPases 和 c-jun NH2-terminal kinase)或Ca²⁺依赖的信号级联反应。Wnt通路及其有关的其他通路在胚胎发育和肿瘤发生中起重要作用。在许多种人类癌病中，Wnt通路的负性调节基因突变失活。经优化选择分离出的择靶向作用于WNT信号途径的小分子复合物和人类单克隆抗体可以用于癌症的治疗。

1 Wnt信号通路

1．1 概述 人类ＷＮＴ基因家族由19个成员组成，编码具有22或24个半胱氨酸残基的保守糖蛋白^[1]。Wnt信号转导途径可以分为决定细胞命运的经典途径和控制细胞运动及组织极性的非经典途径。

1．2 经典WNT信号转导通路 经典ＷＮＴ信号转导通路是Ｗｎｔ蛋白通过与Frizzled (FZD)家族特异受体和LRP5/LRP6辅助受体结合，触发细胞内的信号转导，使β-连环蛋白（β-catenin）聚集的级联反应过程^[2-3]。在经典ＷＮＴ信号转导缺乏时，β-catenin与Axin-APC-GSK-3β等形成降解复合物, 结合后的β-catenin发生磷酸化, 进而与泛素化蛋白结合被泛素化降解^[4]。在经典Ｗｎｔ信号存在时，β-catenin将不再被CK1α和GSK3β磷酸化，而是在胞浆中聚积并进入细胞核^[5-6]。核内的β-catenin与T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)等转录因子和Legless蛋白(BCL9 和 BCL9L)及PYGO^[7-8]结合形成复合物。TCF/LEF-β-catenin-Legless-PYGO复合物启动靶基因FGF20, DKK1, WISP1, MYC, and CCND1^[9]等的转录。

1．3 非经典wnt信号转导通路 非经典wnt信号是通过fzd家族受体和辅受体ROR2 和RYK(13-15)转导的。在该通路中，小G蛋白(RHOA, RHOU, RAC, 和CDC42)和c-jun N端激酶是DVL依赖的效应分子，而Nemo样激酶(NLK)和活化T细胞核因子（NFAT）则是钙依赖效应分子^[10]。NLK磷酸化TCF/LEF转录因子去抑制经典的WNT信号通路。NFAT转录因子早期胚胎发生和致癌作用转移过程中起作用。非经典Wnt信号被转导到DVL-或者Ca²⁺依赖的级联反应，并与细胞极性信号通路重叠^[11]。

2 WNT信号转导通路和致癌作用

2．1 分泌型WNT通路抑制剂 SFRP1, SFRP2,SFRP3, SFRP4, SFRP5, WIF1, DKK1, DKK2, DKK3,和DKK4是分泌型WNT信号抑制剂^[12]。SFRP家族成员和WIF1是WNT拮抗剂，它抑制WNT与FZD家族受体结合。DKK家族成员与LRP5/LRP6联合受体相互作用并触发其胞吞作用来阻止经典途径中WNT-FZD-LRP5/LRP6复合物形成。

2．2 细胞内型WNT经典途径抑制剂 APC,AXIN1, AXIN2, CKIa, GSK3h, NKD1, NKD2, ANKRD6, 和NLK是经典WNT信号通路的负性调节因子。APC, AXIN1, 和 AXIN2是β-catenin降解复合体中的支架蛋白，而CKIa and GSK3β是将β-catenin磷酸化并触发其降解的丝氨酸-苏氨酸激酶。

2．3 经典Wnt通路在致癌过程中活化 遗传因素，环境因子和衰老是人类癌症的危险因素^[13]。经典wnt通路活化发生在组织再生合并慢性持久炎症时，在小鼠乳腺瘤病毒(MMTV)导致乳腺癌变时，wnt1，wnt3和wnt10b会上调。在组织恶化合并慢性炎性反应或癌症时，多存在SFRP1，SFRP2，DKK1及WIF1等基因的失活，而APC，AXIN1和AXIN2基因失活也与人类肿瘤的发生密切相关^[14-17]。上述基因的改变导致癌症发生时，这些经典wnt信号抑制因子的抑制作用便会下调。

3 Wnt和其他肿瘤发展通路的交叉联系

3．1 成纤维细胞生长因子（FGF）信号通路 FGF信号通过成纤维细胞生长因子受体转导至磷脂酰肌醇3-激酶-AKT，Ca²⁺和丝裂原活化蛋白激酶级联反应。在人类结肠直肠癌时，作为经典WNT信号通路靶基因之一FGF20的表达会上调。虽然机制不同，但FGF和经典WNT信号通路都抑制GSK3β活化并激活钙信号转导。通过GSK3β磷酸化作用下调^[14]，FGF和经典WNT信号通路都聚集到β-catenin信号级联反应及Ca²⁺依赖的NFAT信号级联反应。FGF和WNT信号通路的交互通话（cross-talk）导致更多恶性表现型肿瘤的出现。

3．2 Notch信号通路

Notch配体与Notch家族受体结合，使Notch受体的胞内功能区域向核内移位从而激活Notch靶基因的转录。MMTV整合产生乳房癌变^[18]时，Notch4被活化，同时WNT信号通路同样也被活化。另外在造血干细胞的自我更新需要这两条通路的共同参与。

3．3 其他信号通路 WNT信号通路也和Eph，血管内皮生长因子，Hedgehog和转化生长因子β/骨形态形成蛋白(TGFβ/BMP)信号通路相沟通。

4 临床应用

4．1 肿瘤预防 幽门螺杆菌，肝炎病毒和乳头状瘤病毒分别是胃癌、肝癌和宫颈癌的危险因素。因为慢性持久性炎性反应是很多人类癌症的危险因素。彻底清除致病菌（病毒）和疫苗接种是预防癌症的现实办法。然而，根除或接种疫苗的癌症预防措施可能在持久炎性反应作用下中由于组织再生和基因改变而失败。WNT家族配体上调和WNT抑制剂作用下调发生在癌变早期，由于非固醇类抗炎药和PPARγ激动剂能够抑制经典WNT信号的传导，因此成为化疗预防肿瘤的候选药物。

5．2 肿瘤治疗 小分子复合物和人类单克隆抗体是人类在后基因组时代应用的药物^[13]ZTM000990 and PKF118-310是靶向作用于经典WNT信号级联反应的代表复合物，而抗WNT1 和抗WNT2单克隆抗体也已在体外癌症治疗中出现效应^[19]。经优化选择分离出的择靶向作用于WNT信号途径的小分子复合物和人类单克隆抗体可以用于癌症的治疗。

参考文献

［1］ Katoh M. WNT and FGF gene clusters. Int J Oncol，2002，21（6）:1269-273.

［2］ Bhanot P, Brink M, Samos CH, et al. A new memberof the frizzled family from Drosophila functions as aWingless receptor. Nature，1996，382（6588）:225-230.

［3］ Pinson KI, Brennan J, Monkley S, et al. An LDLreceptor-related protein mediates Wnt signalling in mice. Nature 2000，407:535-538.

［4］ Price MA. CKI, theres more than one: casein kinase Ifamily members in Wnt and Hedgehog signaling.Genes Dev 2006，20:399-410．

［5］ WongHC,Bourdelas A, Krauss A, et al.Direct bindingof the PDZ domain of Dishevelled to a conserved internalsequence in the C-terminal region of Frizzled.Mol Cell 2003，12:1251-1260.

［6］ Tolwinski NS,WehrliM, Rives A, et al.Wg/Wnt signalcan be transmitted through arrow/LRP5, 6 and Axinindependently of Zw3/Gsk3h activity，Dev Cell，2003，4:407-418.

［7］ Kramps T, Peter O, Brunner E, et al.Wnt/winglesssignaling requires BCL9/legless-mediated recruitmentof pygopus to the nuclear h-catenin-TCF complex.Cell 2002;109:47-60.

［8］ KatohM, KatohM. Identification and characterizationStem Cell Signaling Networkwww.aacrjournals.org Clin Cancer Res 4045 2007;13(14) July 15, 2007of human BCL9L gene and mouse Bcl9l genein silico. IntJMolMed 2003;12:643-649.

［9］ Chamorro MN, Schwartz DR,Vonica A, et al. FGF20and DKK1 are transcriptional target of β-catenin andFGF20 is implicated in cancer and development.EMBO J 2005;24:73-84.

［10］ Ishitani T, Kishida S, Hyodo-Miura J, et al.TheTAK1-NLK mitogen-activated protein kinase cascade functionsin the Wnt-5a/Ca2+ pathway to antagonizeWnt/h-catenin signaling. Mol Cell Biol 2003;23:131- 139.

［11］ Katoh M.WNT/PCP signaling pathway and humancancer. Oncol Rep 2005;14:1583-1588.

［12］ KawanoY, Kypta R. Secreted antagonists of theWntsignaling pathway. J Cell Sci，2003;116:2627-2634.

［13］ Katoh M. Bioinformatics for cancer management inthe post-genome era. Technol Cancer ResTreat 2006;5:169^76.

［14］ Lee FS, LaneTF, KuoA, et al. Insertionalmutagenesisidentifies a member of the Wnt gene family as acandidate oncogene in the mammary epithelium ofint-2/Fgf-3 transgenic mice. Proc Natl Acad SciUS A1995;92:2268-2272.

［15］ Katoh M, Katoh M. Cross-talk of WNT and FGFsignaling pathways at GSK3h to regulate β-cateninand SNAIL signaling cascades. Cancer Biol Ther2006;5:1059-1064.

［16］ Suzuki H, Gabrielson E, ChenW, et al. A genomicscreen for genes up-regulated by demethylation andhistone deacetylase inhibition in human colorectalcancer. Nat Genet 2002;31:141^9.

［17］ Nishisho I, Nakamura Y, Miyoshi Y, et al. Mutationsof chromosome 5q21 genes in FAP and colorectalcancer patients. Science1991;253:665-669.

［18］ Satoh S, DaigoY, FurukawaY, et al. AXIN1mutationsin hepatocellular carcinomas, and growth suppressionin cancer cells by virus-mediated transfer of AXIN1.Nat Genet 2000;24:245-250.

［19］ Barker N, Clevers H. Mining theWnt pathway forcancer therapeutics. Nat Rev Drug Discov 2006，5:997-1014.