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编辑于2021-08-08 16:20:27Mutations and mechanisms of WNT pathway tumour suppressors in cancer
WNT–β- catenin signalling
β- catenin- 依赖的支路显著的与肿瘤的发展联系在一起
在静息细胞中,细胞内的β-catenin池被一个多亚单位破坏复合物的活性维持在较低水平(比如AXIN1)
为了防止过度的信号传递,WNT诱导的响应由许多负反馈调节器来平衡。Wnt靶基因AXIN2(也称为传导素),
膜结合的E3连接酶环指蛋白43(RNF43)和锌和环指蛋白3(ZNRF3)的诱导表达介导了WNT受体的泛素化
RNF43可以促进破坏复合物的活性
成人干细胞中,RNF43和ZNRF3的作用可被RSPO家族中的分泌蛋白抵消掉
WNT tumour suppressor mutations
WNT肿瘤抑制基因突变
primary output
promotes stemness, proliferation and survival
two major mutational driver routes
Mutational inactivation of the β- catenin destruction complex
此为经典模式,即 archetypal mode
APC、AXIN1和AXIN2的失活突变或激活β-连环蛋白(由CTNNB1编码)本身
Misregulation of WNT receptor abundance
WNT受体丰度失调
loss of RNF43 and NRF3
RNF43和ZNRF3缺乏的细胞已不再需要RSPO,表现出肿瘤细胞特征:小环境独立生长
acquired RSPO overexpression
细胞表面过多表达WNT受体,促进WNT依赖肿瘤的生长
Tissue specificity
组织特异性
各种肿瘤WNT信号通路突变呈现特异性
比如:In colorectal cancer (CRC; n = 594), the largest fraction of sporadic tumours accumulates APC mutations (67%), followed by lower fractions of RNF43 (8%), CTNNB1 (6%) and AXIN2 (5%) mutations.
WNT通路对癌症的贡献可能比TCGA中表现的还要大
由于检测方法的问题
WNT path way regulators may be downregulated by promoter hypermethylation
WNT通路可能被启动子超甲基化下调
Tumour subtypes and prognosis
肿瘤的亚型和预后
different WNT pathway mutations are not equal
结直肠癌
过往研究
APC突变会导致家族性腺瘤性息肉病(Fap)
APC mutations are an early and perhaps rate- limiting event
先前存在的KRAS基因突变可能成为RAS突变的首选起始点
KRAS, TP53, SMAD4 和或PIK3CA,与APC一同推动癌症进展
chromosomal instability (CIN)染色体不稳定性
近期研究
患者分为四种 consensus molecular subtypes (CMSs)
得出结论:WNT途径的突变类型与肿瘤的生物学背景之间存在关系
CMS1(14%),高突变亚群,微卫星不稳定性(MSI),免疫活性强
CMS2(37%),典型上皮亚群,有明显的WNT和MYC激活
CMS3(13%),上皮亚群明显代谢紊乱
CMS4(23%),显示明显的转化生长因子β激活,间质侵袭,血管生成
与APC突变相比,RNF43突变通常与WNT途径激活水平较低有关
RNF43突变在印戒细胞癌(signet-ring cell carcinoma)中也很丰富
与APC突变肿瘤不同,其不表现EGF和PI3K的激活,只显示WNT的低表达水平
APC和RNF43突变也与结肠内不同位置的原发肿瘤有关
偏好的分子机制尚不明确
生理WNT信号在肠道不同区域也有差异可能与胚胎发育有关
APC突变多发生于左侧大肠癌
RNF43突变多发生于右侧大肠癌
即使在与MSI相关情况下,其也发生在右侧
通常含有BRAF突变,并显示MSI连锁的过度突变
Molecular mechanisms of mutations
突变的分子机制
传统观念:突变诱导的肿瘤抑制基因双等位基因失活,导致细胞增殖和存活的信号通路的不恰当激活
Destruction complex mutations
CRC中的APC截断突变产生“just all right”的WNT信号水平
蛋白质递增缩短导致的APC调控序列的渐进性丢失,与某些细胞的WNT信号逐渐增加有关
在“突变簇区”(MCR)内截短的APC变异体,从密码子1286到1581,最适合产生对肿瘤生长最有利的特定水平的Wnt信号
MCR截断APC的哪些地方
丢失所有三个AXIN结合的丝氨酸-丙氨酸-蛋氨酸-脯氨酸(SAMP)重复序列似乎是β- catenin破坏复合体失活的关键决定因素
最多保留三个β-catenin结合的20R,通过组合的双等位基因的APC截断
失去位于第二个20R(20R2)附近的保守的catenin抑制域(CID;或‘序列B’)
不太流行的APC截断点
MCR下游截断对WNT影响小,且研究少,但近来表明也存在肿瘤驱动作用
在TCGA数据库中保留CID的APC截短的比例在大肠癌中最低,但在其他肿瘤有所增加
突变型APC的残留抑制活性是浓度依赖的,且可能受到蛋白质稳定性的进一步调节
APC突变可能会激活其他通路
比如:Hippo–Y es- associated protein (YAP) signalling and CIN
APC2活性在APC突变癌中的作用
APC突变的严重程度由其功能同源物APC2的表达所平衡
APC2与MCR-截短型APC结合可提升结直肠癌细胞中β-catenin降解残留水平
高水平的β- catenin活性,需要APC2表达缺失
AXIN1失去功能的结果
loss of AXIN1 is envisioned to induce WNT- independent β- catenin activation in cells
负反馈调节因子AXIN2的诱导不足以抵消这些细胞中WNT信号的整体增加
AXIN1的缺失可能通过其他机制发生
比如RNF146的过表达
AXIN2突变的结果
尽管负反馈不足以抵消AXIN1的副作用,但其的突变在体细胞突变中很常见
需要进一步研究AXIN2突变的分子机制和与其他基因的协同关系
AXIN1错义突变的机制:超越功能丧失
肿瘤抑制基因错义突变可能通过不可预见的机制促进肿瘤生长
在内源性水平上评估突变AXIN1的分子和细胞后果将是至关重要的
WNT受体调节因子的突变
RNF43和ZNRF3功能缺失突变
在人体两者可能存在一个较为占优
在人类癌症中,RNF43的突变谱以截断和错义突变为主,而ZNRF3更频繁地受到错义突变和缺失的影响
突变截断了RNF43上游的E3连接酶环结构域,导致不表达蛋白质或表达非功能性蛋白
细胞外区结构域的突变
通过无意义介导mRNA衰变(NMD)耗尽突变体RNF43,可能是由于提前获得终止密码子诱导的
RNF43截断在癌症中的作用
截短的RNF43变体如何干扰WNT信号和肿瘤发生仍然知之甚少
截短的RNF43变异体诱导致癌压力,并可能代表肿瘤形成过程中的晚期事件
Opportunities for precision medicine
精准医学的机会
临床靶向的一个主要挑战是抑制癌细胞中的WNT信号
定向破坏复合物活性增强剂
在APC截短的肿瘤中观察到的残存破坏复合物活性,为提高癌细胞中β-catenin的转换率提供了一种选择
小分子XAV939通过促进APC突变的CRC细胞系中AXIN的稳定而被确定为一种有效的破坏复合物活性增强剂。
减少剂量的TNKS抑制剂在联合治疗方案中的应用显示了良好的抗肿瘤效果
阐明细胞环境如何影响TNKS抑制剂的有效性,以及它们与其他靶向药物联合使用的价值,对于确定治疗应用的最佳策略至关重要
在缺失APC CID 结构域的大肠癌细胞中,USP7介导的β-catenin去泛素化增加被认为是WNT信号异常的主要驱动因素
近期研究挑战此观点:USP7被确定为WNT–β- catenin 的积极调节者,通过抑制AXIN稳定性
共同调节β- catenin 和RAS蛋白稳定性的化合物:KYA1797
定向于依赖WNT的癌症
靶向Porcupine(PORCN)来阻断自分泌和旁分泌的WNT信号
不良反应已有报道,需限制剂量
评价PORCN抑制剂和其他靶向药物的协同作用是是治疗WNT超敏癌症的有效策略
靶向WNT依赖性肿瘤的范围可能比目前预期的更广
携带下游WNT途径突变的其他人类癌症(亚)类型的生存可能在多大程度上仍然依赖WNT受体活性,这一点还有待研究
Conclusions and perspectives
需要对不同类别的患者来源的肿瘤抑制基因突变的功能影响进行更全面的实验评估,以区分驱动基因突变和辅助基因突变,定义共同的机制规则,了解组织特异性,并改进治疗决策
更全面地寻找其他预示WNT依赖性生长的标志物,有助于扩大目标患者亚群
负反馈调控因子的表观遗传沉默和转录丢失使得WNT导致的肿瘤发生进展,尚不明确
APC和AXIN1的下游通路突变被确认为潜在的逃逸途径