斑马鱼Nucleoporin 62-like激活经典Wnt信号通路的分子机制研究

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核孔复合体(NPC)是嵌插在真核细胞核被膜上的一种细胞器。它是一种多聚体结构,在不同的脊椎动物中的分子量大约在60-125兆道尔顿。NPC作为一个运输通道,主要负责选择性地介导各种不同的大分子物质在细胞核与细胞质间的双向运输。  Nucleoporin p62(简称Nup62)属于一种糖基化的并且含有FG重复序列区域的核孔蛋白,通常定位于核孔复合体的中心通道结构中,并且以Nup62-Nup58-Nup54-Nup45复合体的形式存在。Nup62的主要功能通常是作为一种重要的蛋白因子参与调控核孔的渗透性以及物质的核质运输事件。但是其在脊椎动物胚胎发育的功能研究领域中还存在大片空白。我们在本研究结果中表明:哺乳动物Nup62在斑马鱼中的同源蛋白被命名Nup62-1ike(简称Nup621),由507个氨基酸组成。与人类NUP62蛋白相似,Nup621也由潜在的三个不同的结构域组成。分别为:N端无组织的FG重复序列区域(氨基酸序列1-164),中间富含丝氨酸/苏氨酸的链接序列结构(氨基酸序列165-312)以及在进化中高度保守的位于C端的α螺旋coiled-coil结构域(氨基酸序列313-507)。nup621是一个母源表达基因,在斑马鱼胚胎发育早期是泛表达的,但是晚期便集中表达在脑部区域、咽部区域以及肠道等组织器官中,暗示了Nup621在斑马鱼早期胚胎发育和器官发生过程中有着重要作用。一些关键的参与了斑马鱼胚胎早期发育过程的信号通路对nup621的转录表达有调控作用。经典的Wnt/β-catenin信号通路的激活,正调控nup621的表达。而Bmp信号通路位于Wnt/β-catenin信号的下游,下调nup621转录表达。过表达nup621会引起斑马鱼早期胚胎的背部化,激活背部化基因的表达以及促进原肠期细胞的汇聚与延伸(CE)运动。相反地,利用Morpholino敲低Nup621则会产生一定比例的典型的腹部化胚胎,会明显的阻碍原肠期细胞的汇聚与延伸运动,并且还会抑制器官前体的特化形成。  在分子机理上,我们提出了一个模型来展示存在于斑马鱼Nup621,Wnt/β-catenin信号和Bmp信号之间的一个网络调控环路。一方面,Nup621与活跃的β-catenin-1/2相互作用并促进他们的核输入,从而激活Wnt/β-catenin信号通路并抑制Bmp信号通路。另一方面,Wnt/β-catenin信号通路位于Bmp信号通路的上游并且形成了一个反馈调节环路参与调控nup621的转录表达。在斑马鱼胚胎发育中,这个调控环路可能在维持Wnt/β-catenin信号和Bmp信号沿着背腹轴的不对称的活化,组织的特化以及肿瘤发生过程中有着至关重要的作用。  因此,我们得出最终结论,Nup621是通过与β-catenin-1/2相互作用并且介导其核输入,从而激活Wnt/β-catenin信号通路来实现对斑马鱼背腹轴发育,原肠期细胞的汇聚与延伸运动以及器官前体特化的调控。
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