Gen Notum Drosophila, który jest regulowany przez szlak Wingless, koduje wydzielaną hydrolazę modyfikującą proteoglikany siarczanu heparanu. która modyfikuje proteoglikany siarczanu heparanu. W porównawczej analiza profili ekspresji genów w pierwotnych ludzkich rakach wątrobowokomórkowych raka wątrobowokomórkowego (HCC) i prawidłowych narządach, zaobserwowaliśmy, że ludzki ortolog Drosophila Notum ulegał znacznej nadekspresji w podgrupie HCC, ale ulegał ekspresji rzadko rzadko w normalnych tkankach dorosłych. Immunoblotting potwierdził nadekspresję białka NOTUM w 12 z 40 pierwotnych przypadków HCC (30%). Wysoki poziom białka NOTUM były istotnie związane z wewnątrzkomórkową (jądrową lub cytoplazmatyczną) akumulacją białka beta-kateniny: wszystkie 10 HCC z wysoką wewnątrzkomórkową miały również wysoką ekspresję NOTUM, podczas gdy tylko 2 z 30 przypadków (6,7%) bez wewnątrzkomórkowej beta-kateniny miały wysoką ekspresję NOTUM (P < 0,00001). Ekspresja NOTUM w komórkach HepG2 była znacząco obniżona przez indukcję dominująco-ujemnego mutanta TCF4, partnera beta-kateniny. Wiązanie in vivo kompleksu beta-katenina/TCF do promotora NOTUM wykazano przez immunoprecypitację chromatyny immunoprecypitację w komórkach HepG2 i SW480, gdzie kanoniczna sygnalizacja Wnt jest aktywowana konstytutywnie. Odkrycia te dostarczają dowodów na to, że NOTUM jest nowym celem beta-kateniny/TCF4 i jest regulowany w górę w sygnalizacji Wnt/beta-kateniny aktywowanym przez sygnalizację Wnt/beta-kateniny. --- Podczas homeostazy i regeneracji dorosłego osobnika, słodkowodny planarianin musi osiągnąć stałą równowagę między proliferacją i śmiercią komórek, jednocześnie jednocześnie utrzymując prawidłowy rozmiar tkanek i narządów. Jak te uporządkowane procesy są precyzyjnie modulowane, pozostaje stosunkowo nieznane. Tutaj pokazujemy, że planarne wykorzystują efektor kaskady sygnalizacyjnej Hippo, yorkie (yki; YAP u kręgowców) do kontrolowania zróżnicowanego zestawu procesów plejotropowych w homeostazy narządów, regulacji komórek macierzystych, regeneracji i patterningu osiowego. My pokazujemy, że yki funkcjonuje w celu utrzymania homeostazy planarnego układu wydalniczego (protonephridial) i ogranicza proliferację komórek macierzystych, ale nie wpływa na proces różnicowania lub śmierć komórek. Wreszcie, pokazujemy, że Yki działa synergistycznie z sygnalizacją WNT/β-kateniny w celu tłumienia determinacji głowy przez ograniczając domeny ekspresji tylnych genów WNT i tego inhibitora WNT notum. Nasze dane pokazują, że yki jest kluczowym genem u planariów. planariów, który integruje kontrolę proliferacji komórek macierzystych, homeostazę narządów, i przestrzenne modelowanie tkanek. --- Szlaki sygnałowe komórek Wnt i Decapentaplegic działają synergistycznie w ich wkład w modelowanie makrochaete (narządu zmysłu) na notum Drosophila melanogaster. Szlak sygnałowy Wingless został ektopowo aktywowany przez usunięcie aktywności Shaggy (homolog kinazy syntazy glikogenu kręgowców 3) w mozaikach. Aktywność pronowotworowa jest asymetryczna w klonie komórek z niedoborem Shaggy'ego Shaggy i wykazuje stałą "polaryzację" w odniesieniu do osi ciała, niezależnie od dokładnej lokalizacji klonu. Ta asymetryczna odpowiedź wskazuje na istnienie w nabłonku drugiego sygnału, który, jak sugerujemy jest Decapentaplegic. Ektopowa ekspresja Decapentaplegic indukuje dodatkowe tylko w komórkach, które również odbierają sygnał Wingless. Aktywacja sygnalizacji Hedgehog generuje sygnał dalekiego zasięgu, który może promować tworzenie makrochaetek w domenie aktywności Wingless. Sygnał ten zależy od funkcji decapentaplegic. Autonomiczna aktywacja odpowiedzi sygnałowej Wingless w komórkach powoduje tłumienie lub sekwestrację tego sygnału. Nasze wyniki sugerują nowy mechanizm patterningu, który determinuje pozycjonowanie narządów zmysłów u Drosophila. --- Sygnalizacja przez białka Wnt jest precyzyjnie zrównoważona, aby zapewnić prawidłowy rozwój i homeostazę tkanek przy jednoczesnym unikaniu chorób takich jak rak. Jest to osiągane częściowo częściowo przez Notum, wysoce konserwatywnego wydzielanego antagonistę sprzężenia zwrotnego. Uważa się, że Notum działa jako fosfolipaza, usuwając glipikany i związane z nimi białka Wnt z powierzchni komórki. Jednak pogląd ten nie wyjaśnia specyficzności, ponieważ glikany wiążą wiele zewnątrzkomórkowych ligandów. Tutaj przedstawiamy dowody genetyczne w Drosophila, że Notum wymaga glikopikanów do tłumienia sygnalizacji Wnt, ale nie nie rozszczepia ich kotwicy glikofosfatydyloinozytolu. Analizy strukturalne ujawniają miejsca wiązania glikozaminoglikanów na Notum, które prawdopodobnie pomagają Notum w Notum w kolokalizacji z białkami Wnt. Zidentyfikowano również, w miejscu aktywnym ludzkiego i Drosophila Notum, dużą hydrofobową kieszeń, która mieści palmitooleinian. Analizy kinetyczne i spektrometryczne ludzkich białek pokazują, że Notum jest karboksylesterazą, która usuwa niezbędną cząsteczkę palmitooleinianu z białek Wnt i tym samym stanowi pierwszą znaną zewnątrzkomórkową deacylazę białkową. --- Mechanizmy, które umożliwiają reakcjom na urazy szybkie odrastanie regeneracyjne, nie są dobrze poznane. dobrze poznane. Planarians mogą regenerować zasadniczo każdą tkankę usuniętą przez zranienie, nawet po dekapitacji, dzięki silnej regulacji dorosłych pluripotencjalnych komórek macierzystych komórek macierzystych populacji neoblastów. Tworzenie biegunowych centrów sygnałowych z udziałem inhibitorów Wnt lub ligandów Wnt promuje odpowiednio regenerację głowy lub ogona, a proces ten wymaga użycia neoblastów wcześnie po urazie. Wykorzystaliśmy profilowanie ekspresji oczyszczonych neoblastów, aby zidentyfikować czynniki potrzebne do tworzenia przedniego bieguna. do tworzenia przedniego bieguna. Stosując to podejście, zidentyfikowaliśmy zic-1, czynnik transkrypcyjny z rodziny czynnik transkrypcyjny z rodziny Zic, jako aktywowany transkrypcyjnie w subpopulacji neoblastów. subpopulacji neoblastów w pobliżu miejsc zranienia na wczesnym etapie regeneracji głowy. W miarę postępu głowy, inhibitor Wnt notum ulega ekspresji w nowo w nowo powstałym biegunie przednim w komórkach z ekspresją zic-1 pochodzących z neoblastów. Zahamowanie zic-1 przez RNAi spowodowało brak ekspresji notum w przednim biegunie i regeneracji głowy, ale nie wpływała na regenerację ogona. Zarówno uraz, jak i kanoniczne hamowanie sygnalizacji Wnt są wymagane do ekspresji zic-1 a eksperymenty z podwójnym RNAi sugerują, że zic-1 hamuje sygnalizację Wnt, aby umożliwić regenerację głowy. Analiza determinantów losu neoblastów wykazała, że zic-1 kontroluje specyfikację komórek z ekspresją notum z neoblastów z ekspresją foxD neoblastów, tworząc przedni biegun, który organizuje późniejszy wzrost. Wyspecjalizowane programy różnicowania mogą ogólnie leżeć u podstaw zależnego od urazu tworzenie centrów organizacji tkanek wykorzystywanych do regeneracyjnego odrastania. --- Drosophila Wingless (Wg) jest założycielem rodziny wydzielanych białek Wnt. białek. Podczas rozwoju skrzydła, Wg działa jako morfogen, którego gradient stężenia którego gradient stężenia dostarcza wskazówek pozycyjnych dla kształtowania skrzydeł. Mechanizm molekularny mechanizm(y) molekularny(e) tworzenia gradientu Wg nie jest w pełni poznany. Tutaj, systematycznie analizowaliśmy rolę glikanów Dally i białka podobnego do Dally (Dlp), receptorów Wg Frizzled (Fz) i Fz2 oraz ko-receptora Wg Arrow (Arr) w tworzeniu gradientu Wg w tarczy skrzydłowej. Wykazaliśmy, że zarówno Dally i Dlp są niezbędne i pełnią różne role w tworzeniu gradientu Wg. Specyficzność Specyfika Dally i Dlp w tworzeniu gradientu Wg jest przynajmniej częściowo osiągnięte przez ich różne wzorce ekspresji. Ku naszemu zaskoczeniu, chociaż Fz2 zasugerowano, że odgrywa istotną rolę w tworzeniu gradientu Wg przez ektopową ekspresję badania ekspresji, usunięcie aktywności Fz2 nie zmienia pozakomórkowego gradientu Wg gradientu. Co ciekawe, usunięcie zarówno Fz, jak i Fz2 lub Arr powoduje zwiększenie pozakomórkowych poziomów Wg, co wynika głównie z podwyższonych poziomów Dlp. Dalej pokazujemy, że Notum, negatywny regulator sygnalizacji Wg, obniża sygnalizację Wg głównie poprzez modyfikację Dally. Wreszcie, wykazujemy, że ruch Wg jest hamowany przez komórki zmutowane zarówno dla dally, jak i dlp. Razem, te nowe odkrycia sugerują, że gradient morfogenów Wg w tarczy skrzydłowej jest kontrolowany głównie przez połączone działania Dally i Dlp. Proponujemy, aby Wg ustanowił swój gradient stężenia poprzez ograniczony mechanizm dyfuzji z udziałem Dally i Dlp w tarczy skrzydłowej. --- Ewolucja nowych struktur jest często możliwa dzięki zmianom w czasie lub przestrzennej ekspresji genów regulujących rozwój. Makroszczety, duże czułki ułożone w stereotypowe wzory specyficzne dla gatunku, są ewolucyjną nowością ewolucyjną nowością u cyklofagów i są związane ze zmianami w czasowej i przestrzennej ekspresji genów. zarówno czasowej, jak i przestrzennej ekspresji genów proneuronalnych achaete (ac) i scute (sc). Zmiany w ekspresji przestrzennej są związane z ewolucją sekwencji cis-regulacyjnych. ewolucją sekwencji cis-regulacyjnych, ale nie wiadomo, w jaki sposób osiągana jest regulacja czasowa. czasowa. Jednym z czynników wymaganych do ekspresji ac-sc, którego ekspresja pokrywa się czasowo z ekspresją ac-sc w notum, jest Wingless (Wg; znany również jako znany również jako Wnt). Wingless obniża aktywność kinazy serynowo-treoninowej Shaggy (Sgg). kinazy Shaggy (Sgg; znanej również jako GSK-3). Wykazaliśmy, że Scute jest fosforylowana przez Sgg na reszcie serynowej i że mutacja tej reszty skutkuje formą Sc o podwyższonej aktywności proneuronalnej, która może uratować utratę szczeciny charakterystyczną dla mutantów wg. Sugerujemy, że fosforylowana forma Sc ma zmniejszoną aktywność transkrypcyjną, tak że sc jest niezdolna do autoregulacji, funkcji niezbędnej do segregacji prekursorów szczeciny. szczeciny. Sgg fosforyluje również Pannier, aktywator transkrypcji ac-sc, którego aktywność jest podobnie tłumiona, gdy jest w stanie fosforylacji stanie fosforylacji. Ponadto pokazujemy, że sygnalizacja Wg nie działa bezpośrednio poprzez element cis-regulacyjny cis-regulator genów ac-sc. Sugerujemy, że czasowa kontrola aktywności aktywności ac-sc u cyklofagów jest prawdopodobnie regulowana przez czynniki permisywne i dlatego może nie być kodowana na poziomie sekwencji genów ac-sc. --- Glipikany to proteoglikany siarczanu heparanu, które są związane z zewnętrzną powierzchnią błony plazmatycznej za pomocą kotwicy glikozylo-fosfatydyloinozytolowej. Homologi glipikanów występują u wszystkich Eumetazoa. U ssaków występuje sześciu członków rodziny ssaków (od GPC1 do GPC6). Glikany mogą być uwalniane z powierzchni komórki przez lipazę o nazwie Notum, a większość z nich podlega rozszczepieniu endoproteolitycznemu przez podobne do furyny konwertazy. Opublikowane dotychczas dowody in vivo wskazują, że główną funkcją główną funkcją glikopikanów przyłączonych do błony jest regulacja sygnalizacji Wnts, Hedgehogs, czynników wzrostu fibroblastów i białek morfogenetycznych kości (BMP). W zależności od kontekstu, glikany mogą mieć działanie stymulujące lub hamujące sygnalizację. aktywność na sygnalizację. W przypadku Wnt zaproponowano, że mechanizm mechanizm stymulujący opiera się na zdolności glikanów do ułatwiania i/lub stabilizowania interakcji Wnt z ich receptorami sygnalizacyjnymi, białkami Frizzled białkami. Z drugiej strony, niedawno doniesiono, że GPC3 hamuje sygnalizację białek Hedgehog podczas rozwoju poprzez konkurowanie z Patched, receptorem Hedgehog receptorem Hedgehog, o wiązanie Hedgehog. Co zaskakujące, aktywność regulacyjna glikanów w szlakach sygnałowych Wnt, Hedgehog i BMP jest tylko częściowo zależna od łańcuchów siarczanu heparanu.
Czy białko Wnt jest modyfikowane przez notum?
Tak, Notum deacyluje białka Wnt w celu zahamowania aktywności sygnalizacyjnej.