7月28日,，國際學(xué)術(shù)期刊Nature Chemical Biology在線發(fā)表了中科院上海生科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李林研究組的最新研究成果——Small-molecule modulation of Wnt signaling via modulating the Axin-LRP5/6 interaction。在這項工作中,，汪勝等人發(fā)現(xiàn)了一個新的Wnt信號通路的小分子激動劑N-甲基-4-乙基-5,，6-二氫-8，9-二氧亞甲基-菲啶（代號為HLY78）,，闡明了其在Wnt信號通路激活過程中的作用機(jī)制,，并初步揭示了其在造血干細(xì)胞移植中應(yīng)用的潛力,。
Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一類在生物體進(jìn)化過程中高度保守的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,，調(diào)節(jié)控制著眾多生命活動過程。它的異常激活與癌癥的發(fā)生及發(fā)展緊密聯(lián)系,；在另外的一些疾病中,，如家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變、阿爾茨海默癥和骨質(zhì)疏松癥等,，Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有下調(diào)表現(xiàn),。因此，深入研究Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,，發(fā)現(xiàn)和鑒定影響Wnt信號通路的新分子對于了解動物體早期發(fā)育的機(jī)理和治療疾病具有非常重要的意義,。
在該項研究工作中，李林實(shí)驗(yàn)室的博士研究生汪勝等人通過哺乳動物細(xì)胞報告基因篩選系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了全新的調(diào)節(jié)Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的小分子——HLY78,。通過研究發(fā)現(xiàn),，HLY78能夠以一種依賴于Wnt受體的形式協(xié)同激活Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),，HLY78在Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的靶點(diǎn)蛋白是Axin,，并且結(jié)合的區(qū)域是Axin的DAX結(jié)構(gòu)域。通過HLY78的結(jié)合,，Axin與Wnt信號共受體LRP6的結(jié)合顯著提高,，由此促進(jìn)了Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活的標(biāo)志性事件——LRP6的磷酸化，進(jìn)而提高了Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活效率,。通過后續(xù)深入的探索,，研究者進(jìn)一步確認(rèn)了HLY78增強(qiáng)Axin與LRP6相互作用的緣由，提出了Axin存在“自抑制”的一個模型：Axin分子內(nèi)的N端和C端存在相互作用,，這種作用抑制了Axin與LRP6的結(jié)合,。HLY78結(jié)合Axin C端的DAX結(jié)構(gòu)域解除了其與N端的相互作用，使Axin處于一種“開放”的構(gòu)象,，其與Wnt信號共受體LRP6之間的相互作用明顯提高,，進(jìn)而增強(qiáng)LRP6的磷酸化及活化，最終促進(jìn)Wnt信號的傳遞,。
該項研究還進(jìn)一步在動物水平探索了HLY78對經(jīng)典Wnt信號通路的這種激活作用與胚胎發(fā)育以及干細(xì)胞調(diào)控的關(guān)系,。并揭示了HLY78能夠以依賴Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的形式顯著提高造血干細(xì)胞的數(shù)量，這為HLY78作為一種潛在的藥物先導(dǎo)化合物提供了方向,。
該項研究是與中科院昆明植物研究所郝小江研究組合作完成,，并得到健康科學(xué)研究所潘巍峻研究組和生化與細(xì)胞所曾嶸研究組的幫助和參與。
該項目獲得國家科技部和國家自然科學(xué)基金委的經(jīng)費(fèi)資助,，研究成果已申請了相關(guān)專利,。（生物谷 Bioon.com）
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Nature Chemical Biology doi:10.1038/nchembio.1309
Small-molecule modulation of Wnt signaling via modulating the Axin-LRP5/6 interaction
Sheng Wang, Junlin Yin, Duozhi Chen, Fen Nie, Xiaomin Song, Cong Fei, Haofei Miao, Changbin Jing, Wenjing Ma, Lei Wang, Sichun Xie, Chen Li, Rong Zeng, Weijun Pan, Xiaojiang Hao & Lin Li
The Wnt/β-catenin signaling pathway has a crucial role in embryonic development, stem cell maintenance and human disease. By screening a synthetic chemical library of lycorine derivatives, we identified 4-ethyl-5-methyl-5,6-dihydro-[1,3]dioxolo[4,5-j]phenanthridine (HLY78) as an activator of the Wnt/β-catenin signaling pathway, which acts in a Wnt ligand–dependent manner. HLY78 targets the DIX domain of Axin and potentiates the Axin–LRP6 association, thus promoting LRP6 phosphorylation and Wnt signaling transduction. Moreover, we identified the critical residues on Axin for HLY78 binding and showed that HLY78 may weaken the autoinhibition of Axin. In addition, HLY78 acts synergistically with Wnt in the embryonic development of zebrafish and increases the expression of the conserved hematopoietic stem cell (HSC) markers, runx1 and cmyb, in zebrafish embryos. Collectively, our study not only provides new insights into the regulation of the Wnt/β-catenin signaling pathway by a Wnt-specific small molecule but also will facilitate therapeutic applications, such as HSC expansion.
