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Axin与细胞信号转导的研究进展 【关键词】 Axin基因 【关键词】 Axin基因；WNT信号转导通路；JNK信号转导通路；肿瘤抑制物 0引言Axin基因是1997年对天然小鼠突变系基因克隆分析中发现的编码AXIN蛋白质的基因，原名FUSED，为了避免与不相干果蝇FUSED基因混淆，并推测FUSED基因在动物胚胎体轴分化中起重要作用，将其重新命名为AXIN，即轴抑制1,2. Axin可存在于许多生物体内，目前发现Axin家族有两个成员，Axin(Axin1)及其同源物Axil(Axin like)，又称conductin或Axin22. 基因分别定位于染色体16q133,17q24处. Axin可位于胞膜、胞质及胞核中，包括一个G蛋白信号域的调控区段, C端与Dishevelled蛋白N端保守序列高度同源. Axin具有多个固定结构域, 至少可以和18种蛋白质相互作用，作为支架蛋白发挥多种生物学功能. Axin的几个功能结构域的磷酸化位点高度保守.1Axin与WNT和JNK信号转导通路Axin在WNT和JNK两条信号转导通路中起双重作用. WNT和JNK信号转导通路是由一系列癌基因及抑癌基因编码的蛋白质组成，各种蛋白彼此联系，相互制约，从而构成复杂的信号传递网络. 这些信号转导在组织细胞的生长、分化、成熟、个体发育过程中起重要的调节作用，它们的信号转导异常与肿瘤的发生和胚胎的异常发育有密切关系. Axin有一系列蛋白结合位点，可与WNT及JNK信号转导通路的各重要分子相互作用形成复合物，在复合物中Axin起构架蛋白的作用，与其他因子一起共同调节这两种信号转导系统.与WNT信号转导通路/链蛋白转导通路WNT通路是因其启动WNT蛋白而命名. 研究表明，链蛋白在WNTWingless信号通路中扮演了重要角色. 在正常组织细胞中，链蛋白与E钙黏蛋白形成复合物，从而保持胞质内链蛋白浓度处于相对较低的状态. 哺乳动物WNT信号通路在WNT信号或其他细胞外信号刺激下，WNT与细胞表面相应受体Frizzled家族结合，通过Dishevelled蛋白拮抗链蛋白降解复合物的形成，进而阻断链蛋白磷酸化、泛素化. 链蛋白分子在细胞质内聚集，并与转录因子TCF4/LEF结合形成转录复合物转运入核，启动下游靶基因的转录和表达，调节细胞生长. 在无WNT时，胞质内高水平的链蛋白可以反馈刺激负性调节分子如结肠腺瘤息肉蛋白抑癌基因、糖原合成激酶和Axin等的表达，形成多元复合物，促使链蛋白在GSK3激酶作用下发生磷酸化，磷酸化的链蛋白结合于TRCP蛋白，再与泛素共价结合，最终被TRCP/SLIMB蛋白水解酶降解，使链蛋白在胞内的浓度始终维持在较低水平，从而保证细胞行使正常的生理生化功能3-6.对链蛋白的负性调节作用近来研究表明，在未受刺激的细胞中，细胞内的链蛋白信号发送行为通过丝氨酸/苏氨酸，被控制在很低的水平并伴随着普遍存在和快速降解WNT的刺激抑制了在胞质和胞核中累积的链蛋白的磷酸化，在此过程中，Axin是一种必不可少的负性调节因子. Axin的作用就是吸收这条途径的大部分的组分，通过将酶和底物结合，Axin促进了链蛋白磷酸化的专一性和高效性，Axin同时也与肿瘤抑制蛋白APC相捆绑3. APC是链蛋白降解循环中重要的组成蛋白，Axin调节链蛋白与APC的结合. 在绝大多数结肠癌组织中发现了缺乏SAMP重复序列的APC突变，突变的APC不能与Axin结合，导致了WNT通路的异常活化7. APCAXIN复合体可调节丝氨酸/苏氨酸激酶GSK3的活性，并且GSK3催化链蛋白的作用还必须在AXIN结合位点的参与下进行8. 不仅如此，APC还可以协助Axin引进链蛋白，并形成以Axin为基础的复合物3.与JNK信号转导通路信号转导通路JNK家族是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，也被称为应激活化蛋白激酶，属于第三类MAPK家族. JNK蛋白可由3个基因编码:JNK1,JNK2,JNK3. 其基因通过选择性剪切而产生10种JNK形式. 通过选择性剪切，JNK改变了停泊位点与底物结合能力，决定了底物的特异性9. 多种激刺信号，如生长因子、细胞因子和环境刺激等直接或间接地激活MEKK1. MEKK1使MEKK4发生丝/苏氨酸磷酸化而激活，活化的MEKK4通过双磷酸化JNK的THR及TYR位点而激活JNK，使其磷酸化，JNK主要使JUN蛋白N末端磷酸化，并引起ATF1和EK等转录因子活化. 近来研究表明，JNK与多种疾病发生机制有关，从而使JNK在临床上可作为一个潜在的分子治疗靶.与JNK信号转导通路Axin在人类胚胎肾293T细胞的过度表达能有力地激活JNK通路. 在JNK通路中，Axin可通过MID位点与MEKK1结合并相互作用，从而激活JNK，促使细胞发生调亡. 其中MEKK1黏合在GSK3或在酪氨酸激酶I的诱导下通过改变构象达到高水平调节，从而与Axin黏合，发挥作用. 进一步研究发现，Axin也有同MEKK4的结合位点，该结合位点不同于MEKK1的结合位点，所以缺乏MEKK1黏连结构的Axin仍然能够激活JNK. 在此途径下发现Axin可以激活小鼠胚胎细胞，而且MEKK1与MEKK4在其中分别扮演了不同的角色，参与不同的信号转导途径. 同时，它们以竞争的状态去结合Axin，两者在黏连Axin的过程中会彼此排斥. 除了MEKK1和MEKK4各自的黏连之外，它们同时也有一个额外的通用区域，即使用专用的X区域在它们的连接区域之外激活JNK通路. Axin在JNK通路有一个临界的区域用于Axin调节JNK通路，它在MEKK1和MEKK4两个黏连区域之间，移动MEKK1或MEKK4不会影响Axin激活JNK途径. 然而，移动任意一块环绕在aa642673附近的区域却完全破坏了Axin对JNK通路的影响10.及JNK信号通路的关系在不同的信号通路中，其通路成分可以相互作用. 如WNT信号通路中的Dvl，CKI和GSK3均可激活JNK通路，在JNK通路中Axin与MEKK的黏连成分同样可以激活WNT通路11.2Axin与其他转导通路Axin在TGFB信号转导通路中，可作为Smad3的接合器，通过TGFB受体促进该通路的活性12； 在Insulin通路中，Axin与DCAP作用，分解糖原13. 另外，在Eph/ephrin信号转导通路中Axin也有重要作用14.3Axin的多种生物学功能在WNT信号转导通路中，链蛋白是一种原癌基因， Axin降解链蛋白，因此Axin可以作为一种肿瘤抑制物. 它的异常表达与多种肿瘤有关，如髓母细胞瘤、卵巢内膜样腺瘤、肝细胞肝癌等. 但目前还未完全清楚是Axin如何发挥作用的15. Axin在细胞骨架的排列中起重要作用. Dvl的有丝分裂纺锤体的形成与细胞骨架的重建有重要关系. Dvl和Axin均有DIX结构域，推测Axin也可以通过DIX结构域介导细胞骨架的重排16. 正常情况下Axin只在神经元表达，星形胶质细胞不表达Axin,但在星形细胞瘤中却检测到Axin的突变. 有研究表明，Axin的异常表达可阻断胚胎癌细胞p19向神经元分化，所以Axin在神经组织的分化和间变中起到了重要作用. Axin在JNK信号转导通路中促进细胞凋亡. Axin的突变可以导致神经系统的缺失17， 并与结肠直肠癌、乳腺癌等有关. 另外Axin可以负性调节胚胎体轴发育18.4小结综上所述，Axin是起多种支架蛋白作用的多功能蛋白,它从糖的代谢、细胞增殖、器官发育到细胞凋亡等多方面发挥作用. 近来，对其的研究已经开始集中于如何构建蛋白Axin介导MAP3K以及继发JNK活性作用等方面，但仍需要大量的研究和探讨.【参考文献】1 Perry WLI, Vasicek TJ, Lee JI， et al. 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