Cell：李晓淳团队揭示Wnt生物发生和分泌以及Wnt7特异性信号的分子基础

Wnt信号通路在人类胚胎发育以及维持细胞干性等方面起着至关重要的作用。Wnt信号异常会导致发育相关疾病或者癌症。目前为止，已经在人类中鉴定到有19种Wnt蛋白，它们通过自分泌或者旁分泌途径在不同组织和器官中激活Wnt信号通路。

未成熟的Wnt蛋白通过内质网膜上的O-酰基转移酶Porcupine （PORCN）进行脂修饰，然后由Wnt 转运蛋白Wntless（WLS）将成熟的Wnt蛋白转运到细胞外与其细胞表面受体Frizzled （FZD）和共受体LRP5/6结合，从而激活下游信号通路。尽管对于Wnt蛋白的合成，分泌以及激活下游信号通路已有大量的研究，但是仍然有很多问题亟待解决。李晓淳实验室于2022年7月在 Nature 发表论文揭示了PORCN对于Wnt蛋白脂化的工作机制【1】。

在19种Wnt蛋白中，Wnt7（Wnt7a 和Wnt7b）对于中枢神经系统血管生成和血脑屏障完整性的维护具有重要意义。与其他17种Wnt不同的是，膜蛋白GPR124和膜锚定蛋白RECK必须作为Wnt7特异性共受体参与Wnt7介导的信号通路。

2023年10月17日，德克萨斯大学西南医学中心李晓淳实验室在 Cell 期刊发表了题为：Molecular basis of Wnt biogenesis, secretion and Wnt7 specific signaling 的研究论文【2】。

该研究以Wnt7a的合成、分泌和激活入手，阐释了脂修饰的Wnt蛋白是如何在ER中完成由PORCN向WLS的转移，WLS如何在细胞表面释放Wnt，以及中枢神经中Wnt7 特异性共受体RECK是如何发挥功能的。

为了鉴定ER中参与Wnt蛋白合成的因子， 研究团队在HEK293细胞中共表达了Wnt7a-WLS-RECK复合物。电镜结构显示出一个未知内源性蛋白结合Wnt7a，质谱鉴定和AlphaFold结构预测指出该蛋白为钙网蛋白（calreticulin，CALR）。CALR的Lectin 结构域主要作用于Wnt7a 的第295位天冬酰胺糖基化修饰，此修饰位点在大部分Wnt中保守。当在Wnt7a或Wnt3a中突变掉该糖基化位点时，突变体丧失了与CALR的结合能力，同时分泌量减少，激活下游信号能力显著减弱。

为了探究Wnt蛋白在被PORCN脂化时是否有CALR参与，研究团队共表达了PORCN和Wnt蛋白，CoIP实验显示，在Wnt蛋白存在的情况下，过表达的PORCN，内源WLS，内源CALR能够和Wnt蛋白形成四元复合物，加上对结构的分析，研究团队得出CALR通过稳定Wnt蛋白来帮助其从PORCN到WLS转运的结论。研究团队对其他18种Wnt蛋白进行氨基酸序列比对和CoIP实验，结果显示除了Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a和Wnt9b，CALR参与其他15种Wnt的合成，揭示了CALR对于Wnt蛋白的折叠，转运和合成中具有重要作用。

2. https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.09.021