王志敏，梅彩琴

散亂蛋白對神經(jīng)發(fā)生影響的研究進展①

王志敏，梅彩琴

散亂蛋白(Dvl)是廣泛存在于人體組織內(nèi)的一種蛋白，含有三個結(jié)構(gòu)域：散亂蛋白軸蛋白(DIX)結(jié)構(gòu)域、突觸后密集區(qū)蛋白-95/大型腫瘤抑制基因/緊密連接跨膜蛋白(PDZ)結(jié)構(gòu)域、散亂蛋白/Egl-10/普列克底物蛋白(DEP)結(jié)構(gòu)域。散亂蛋白通過不同的結(jié)構(gòu)域參與Wnt信號傳導(dǎo)，影響神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育與神經(jīng)損傷后神經(jīng)發(fā)生。

散亂蛋白；Wnt信號；神經(jīng)發(fā)生；綜述

從大多數(shù)靈長類動物，包括人類的Wnt-散亂蛋白(Dishevelled,Dvl)途徑均較為保守，包括在正常胚胎發(fā)育和干細(xì)胞小體中的細(xì)胞結(jié)局，及異常表達(dá)引起的疾病，最值得注意的是癌癥[1]。人類存在三種同源Dvl：Dvl1、Dvl2和Dvl3，廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)中，在細(xì)胞核內(nèi)也有定位；是位于Wnt通路上游的調(diào)節(jié)因子，通過不同的結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與Wnt信號傳遞，在胚胎發(fā)育、組織修復(fù)、腫瘤形成、神經(jīng)分化等方面起重要作用[2-3]。

1 Dvl的結(jié)構(gòu)及功能

Dvl具有三個保守結(jié)構(gòu)域：散亂蛋白軸蛋白(Dishevelled and Axin,DIX)結(jié)構(gòu)域、突觸后密集區(qū)蛋白-95/大型腫瘤抑制基因/緊密連接跨膜蛋白(postsynaptic density protein-95,disc large tumour suppressor,zonula occludens-1,PDZ)結(jié)構(gòu)域、散亂蛋白/ Egl-10/普列克底物蛋白(Dishevelled,Egl-10 and pleckstrin,DEP)結(jié)構(gòu)域。還有兩個氨基酸殘基區(qū)域，一個由絲氨酸/蘇氨酸殘基伸到DIX和PDZ兩結(jié)構(gòu)域之間形成，另一個是脯氨酸富聚區(qū)域，位于PDZ的下方。

N-末端的DIX結(jié)構(gòu)域似乎是Wnt信號中一個支架因子。通過該結(jié)構(gòu)域，Dvl能與軸蛋白結(jié)合并抑制其活性。通過置換軸蛋白，游離β-catenin破壞復(fù)合體中軸蛋白組件，招募晚期T細(xì)胞性淋巴瘤常重排蛋白(frequently rearranged in advanced T-cell lymphomas,FRAT)；磷酸化的Dvl對FRAT具有高親和力。依賴DIX的聚合反應(yīng)，導(dǎo)致Dvl局部濃度急劇增加，使低親和力復(fù)合物的親和力增加，從而使Dvl與信號蛋白有效交互[4]。這些作用可誘導(dǎo)β-catenin破壞復(fù)合體崩解和Wnt通路激活[5]。

中央的PDZ結(jié)構(gòu)域有蛋白激酶、磷酸酶、銜接蛋白的結(jié)合位點，但根據(jù)PDZ細(xì)胞分析提供的證據(jù)，卷曲蛋白(Frizzled, Frz)與Dvl產(chǎn)生功能交互發(fā)生在DEP結(jié)構(gòu)域，而不是PDZ結(jié)構(gòu)域[6]。

DEP結(jié)構(gòu)域位于PDZ結(jié)構(gòu)域和C-末端區(qū)域之間，而Dvl的C端序列對募集Dvl到Frz上起重要作用[7]。DEP結(jié)構(gòu)域表面存在數(shù)個氨基酸殘基聚集而帶正電荷，細(xì)胞膜內(nèi)帶負(fù)電荷，通過靜電引力募集Dvl結(jié)合到Frz，這種相互作用對胞內(nèi)pH值比較敏感[8]。Dvl的DEP結(jié)構(gòu)域還可通過這種靜電作用募集到細(xì)胞膜上，參與蛋白質(zhì)的膜轉(zhuǎn)位和膜錨定等過程[9]。DEP結(jié)構(gòu)域能與很多蛋白發(fā)生二聚作用，通過DEP結(jié)構(gòu)域與DIX聚合物交聯(lián)，催化信號小體組件，從而激活Dvl；DEP結(jié)構(gòu)域的點突變能阻止其二聚作用[10]。DEP結(jié)構(gòu)域是Dvl易位到膜相關(guān)Frz上所必需的，而Dvl信號激活也依賴于DEP[6]。對于β-catenin信號傳導(dǎo)來說，Dvl的DEP結(jié)構(gòu)域也至關(guān)重要，而PDZ域則可有可無[11]。

2 Dvl在Wnt信號通路中的作用

Dvl結(jié)構(gòu)域中包含大量不同蛋白質(zhì)的結(jié)合位點，參與Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，包括經(jīng)典Wnt/β-catenin通路、非經(jīng)典Wnt/平面細(xì)胞極性(planar cell polarity,PCP)和Wnt/Ca2+通路。幾乎所有的Wnt信號通路都是Wnt配體和Frz受體家族激活，隨后募集細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)因子Dvl結(jié)合到Frz上，進而激活下游信號發(fā)生[12]。DIX結(jié)構(gòu)域是經(jīng)典的β-catenin信號通路的關(guān)鍵部位，DIX結(jié)構(gòu)域還參與非經(jīng)典PCP信號途徑。PDZ和DEP結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運，是PCP信號傳遞的關(guān)鍵；DEP結(jié)構(gòu)域能還影響β-catenin信號通路[13]。此外，兩種渦蟲Dvls中，只有Dvl2參與經(jīng)典Wnt通路，Dvl1和Dvl2傳遞非經(jīng)典Wnt信號[14]。

2.1 經(jīng)典Wnt信號通路

當(dāng)Wnt信號未到達(dá)細(xì)胞膜時，β-catenin降解復(fù)合物形成。該復(fù)合物包含有軸蛋白、結(jié)腸腺瘤性息肉病基因產(chǎn)物、酪蛋白激酶1(casein kinase 1,CK1)和糖原合酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3 beta,GSK3β)，導(dǎo)致β-catenin磷酸化、泛素化，并被蛋白酶降解。當(dāng)信號分子到達(dá)細(xì)胞膜時，Wnt信號分子與Frz受體家族結(jié)合，7次跨膜傳遞信號分子，傳到Frz共受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(low density lipoprotein receptor-related protein,LRP)5/6，并與之協(xié)同形成膜受體復(fù)合物。進而Dvl被招募到細(xì)胞膜上，并與Frz受體直接接觸。Dvl通過一對旁系同源跨膜E3泛素連接酶環(huán)指蛋白43(ring finger protein 43, RNF43)和/或鋅環(huán)指蛋白3(zinc and ring finger 3,ZNRF3)，促進Frz振動；在缺乏Wnt信號時，RNF43和/或ZNRF3可從細(xì)胞質(zhì)膜上清除Frz[10]。Dvl與Frz結(jié)合也是LRP5/6、GSK3β和CK1磷酸化必不可少的環(huán)節(jié)。LRP5/6可通過磷酸化激活，也可通過LRP的胞質(zhì)尾區(qū)與軸蛋白結(jié)合而旁路激活，結(jié)果軸蛋白被募集到細(xì)胞膜上，不能參與β-catenin降解復(fù)合物形成，導(dǎo)致β-catenin降解減少，在胞質(zhì)內(nèi)積累，并轉(zhuǎn)運入核。

Dvl可能與其他蛋白質(zhì)一樣，進入和離開細(xì)胞核的調(diào)節(jié)受核定位信號和核輸出信號活性的影響?；贒EP結(jié)構(gòu)域交換的Dvl構(gòu)象轉(zhuǎn)換，為功能信號小體裝配以及Wnt信號傳導(dǎo)到細(xì)胞核所必需[6]。當(dāng)Dvl定位于細(xì)胞核內(nèi)時，它與磷酸化c-Jun和細(xì)胞核內(nèi)β-catenin相互作用，介導(dǎo)形成功能性復(fù)雜體Dvl-c-Jun-β-catenin-T細(xì)胞因子(T cell factor,TCF)，通過TCF序列特異性結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。新形成的復(fù)合體與Wnt靶基因的啟動子結(jié)合，并調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄活動[15]。

2.2 非經(jīng)典Wnt/PCP信號通路

非經(jīng)典Wnt/PCP信號通路涉及小三磷酸鳥苷酸酶，如Ras相關(guān)的C3肉毒素底物(Ras-related C3 Botulinum toxinsubstrate, Rac)、Rho亞族(RhoA、RhoB、RhoC)和細(xì)胞分裂周期蛋白42 (cell division cycle protein 42,Cdc42)、RhoA-Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶(Rho-associated coiled coil forming protein kinase, ROCK)和Rac-c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)等途徑，這些通路可能在胚胎發(fā)育階段調(diào)控細(xì)胞骨架的重排，并參與原腸胚形成。已知從果蠅到哺乳動物都有一組PCP通路共同的核心基因，如Frz、Dvl、Strabismus/Van Gogh(Stam/Vangl)、Flamingo(Fmi)/Celsr、Prickle(Pk)和Diego(Dgo)[16]。通過這些蛋白質(zhì)的重新分配建立PCP通路，細(xì)胞質(zhì)Dvl和PK都招募到膜上，分別與Frz和Vang形成不對稱膜復(fù)合物[17]；在Vang缺乏時，Dvl和PK錯誤定位，PCP信號受損[18]。

PCP通路的下游分子包括小G蛋白(Rho/Rac/Daam)和JNK。Dvl能激活小分子Rho家族的三磷酸鳥苷激酶，進一步介導(dǎo)JNK等通路的激活，引起細(xì)胞極化效應(yīng)。在果蠅中，Dvl的DEP結(jié)構(gòu)域通過與Frz結(jié)合聚集到細(xì)胞膜上，傳遞PCP信號，介導(dǎo)上皮細(xì)胞沿頂-底軸形成極性，也與頂-底軸在垂直的平面上建立極性有關(guān)[19]。

2.3 Wnt/Ca2+信號通路

Dvl在此通路的機制尚不清楚。已知Dvl信號下游刺激三聚體G蛋白和磷脂酶C，增加三磷酸肌醇生產(chǎn)，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加。

2.4 Dvl對Wnt信號通路的調(diào)控

Dvl有兩個細(xì)胞池，一個轉(zhuǎn)移細(xì)胞核介導(dǎo)的經(jīng)典信號，另一個保持在細(xì)胞質(zhì)中，并介導(dǎo)經(jīng)典和非經(jīng)典的信號[20]。由于可用的Dvl細(xì)胞池有限，意味著激活了一個通路，Dvl就難以再獲得其他位點，以激活其他途徑，即激活經(jīng)典Wnt途徑能下調(diào)非經(jīng)典Wnt信號，反之亦然。通過內(nèi)生Dvl超表達(dá)可阻礙Wnt信號傳導(dǎo)[6]。

Dvl通過蛋白磷酸化對Wnt信號通路起正向調(diào)節(jié)作用[15]，這種高度磷酸化事件涉及激酶和其他因素，如CK1、CK2和β-arrestin，磷酸化還與同源細(xì)胞質(zhì)Dvl3定位有關(guān)[21]。

Dvl對Wnt信號通路的負(fù)向調(diào)控通過與Dvl相互作用的蛋白質(zhì)泛素化完成。在Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中，Dvl影響DEP-Frz交互。在缺乏Wnt時，DEP結(jié)構(gòu)域通過E3泛素連接酶ZNRF3促進Frz泛素化，從而促進Frz包涵體細(xì)胞內(nèi)吞作用和溶酶體降解[10]。Dvl的DEP結(jié)構(gòu)域可以促進Dvl與泛素蛋白連接酶結(jié)合，通過蛋白酶體途徑降解磷酸化的Dvl[22]；DEP結(jié)構(gòu)域還可以與G蛋白的βγ亞單位結(jié)合，激活磷脂酶C、Ca2+和蛋白激酶C信號途徑，導(dǎo)致Dvl降解，從而關(guān)閉Wnt信號通路[23]。

胞質(zhì)中β-catenin降解復(fù)合物的成分是典型Wnt信號途徑的負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。Wnt信號負(fù)調(diào)節(jié)器(如Dapper、Naked或Dvl的C-末端)與Dvl的PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合，抑制信號傳導(dǎo)[24]，故Dvl被認(rèn)為是救援細(xì)胞質(zhì)β-catenin降解的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器。

3 Dvl與神經(jīng)發(fā)生

含DEP結(jié)構(gòu)域的蛋白如Dvl對神經(jīng)退行性疾病起一定作用[25]。Dvl通過傳導(dǎo)經(jīng)典和非經(jīng)典Wnt信號，參與胚胎神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)發(fā)生。

3.1 胚胎神經(jīng)系統(tǒng)的形成

已知Wnt基因突變導(dǎo)致特殊的發(fā)育缺陷。在小鼠中發(fā)現(xiàn)，胚胎期敲除Dvl基因之后，小鼠出生后會出現(xiàn)行為及神經(jīng)方面的缺陷。Wnt信號在哺乳動物胚胎發(fā)育中是必需的，控制著神經(jīng)板、神經(jīng)管、腦、脊髓、感覺和運動神經(jīng)元的正常發(fā)育。神經(jīng)管畸形(neural tube defects,NTDs)是第二常見的先天畸形。Vangl2基因(D255E,S464N)突變引起環(huán)尾小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)管缺陷。

哺乳動物Vangl1和Vangl2是在發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用的膜蛋白，涉及PCP的是神經(jīng)發(fā)生期間會聚延伸運動。Vang的羧基末端有PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合基序，Vangl被認(rèn)為可以通過這些基序與其他PCP蛋白質(zhì)(Dvl、PK)聚集，形成膜結(jié)合PCP信號復(fù)合物，為細(xì)胞提供極性信息。Vangl1和Vangl2的C-末端一部分(251～526)與Dvl1、Dvl2和Dvl3中的DIX、PDZ結(jié)構(gòu)及N-末端部分有物理上相互作用。環(huán)尾小鼠相關(guān)D255E突變廢除Vangl與Dvl1、Dvl2和Dvl3的相互作用，導(dǎo)致顱脊柱裂[26]。

在神經(jīng)管發(fā)育的關(guān)鍵時期，Wnt/PCP-JNK通路關(guān)鍵蛋白分子Dvl過表達(dá)，激活下游RhoA同步增高，然后活化JNK，使JNK磷酸化增加，影響細(xì)胞的增殖和凋亡進程，參與NTDs的發(fā)生[27]。

在神經(jīng)管閉合過程中，Dvl2最重要，它可以促進神經(jīng)管的閉合，而Dvll和Dvl3只起輔助作用，只有在Dvl2完全缺失時，Dvll和Dvl3才發(fā)揮作用[28]。

Dvl1/2 mRNA水平與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、Mark2水平有關(guān)，而在20例腰骶脊柱裂患者中，Dvl1和Mark2的mRNA水平降低。通過細(xì)胞分析，損耗Mark2可減少Dvl基因表達(dá)；而在人類，葉酸缺乏會導(dǎo)致Mark2和Dvl1表達(dá)減少，中斷神經(jīng)干細(xì)胞生長和分化。說明人腦組織中Dvl不足可導(dǎo)致神經(jīng)管缺陷[29]。

哺乳動物及果蠅的PCP基因Vangl、Frz、Dvl和Celsr1基因突變，引起神經(jīng)管嚴(yán)重畸形。在非洲爪蟾，Dvl1和Dvl2調(diào)節(jié)Wnt依賴性信號，控制神經(jīng)嵴正常發(fā)育。在嚙齒類動物，Dvl2和Dvl3參與神經(jīng)嵴發(fā)育，Dvl1不參與[14]。小鼠缺乏Dvl3影響神經(jīng)管、心臟和內(nèi)耳形成；當(dāng)小鼠缺乏一個以上Dvl家族成員時，這些器官缺陷會比較嚴(yán)重。Dvls有冗余和重疊的功能[30]。Dvl2-/-/3-/-小鼠出生時死于心臟缺陷，Dvl2-/-/3-/-小鼠早期胚胎致死原因是嚴(yán)重原腸胚形成缺陷[31]。大部分單、雙基因敲除小鼠Dvls的表型，導(dǎo)致形成非經(jīng)典Wnt/PCP途徑缺陷，而不是經(jīng)典Wnt通路，說明Dvl通過非經(jīng)典信號途經(jīng)參與神經(jīng)器官形成。

3.2 神經(jīng)發(fā)生

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，Dvl1顯著表達(dá)于胚胎和出生后發(fā)育早期神經(jīng)元高密度區(qū)；抑制Dvl2表達(dá)會使神經(jīng)元祖細(xì)胞增殖減少[32]；Dvl3在嗅球各層均有表達(dá)，參與嗅覺感覺神經(jīng)元細(xì)胞分化和軸突形成[33]。富亮氨酸重復(fù)序列激酶2(leucine-rich repeat kinase 2,LRRK2)能促進神經(jīng)元成熟，其RocCOR結(jié)構(gòu)域能與所有三種人類Dvl直接相互作用，導(dǎo)致Dvl驅(qū)使經(jīng)典Wnt活性增大，通過參與自噬、軸突生長、調(diào)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞骨架等方式參與神經(jīng)發(fā)生[34]。相關(guān)受體酪氨酸激酶(related to receptor tyrosine kinase,RYK)是一種酪氨酸激酶受體，能與Wnt配體結(jié)合。Dvl通過PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合到RYK的C-末端，介導(dǎo)Wnt信號誘導(dǎo)軸突排斥、細(xì)胞遷移、軸突生長和TCF激活[20]。

在未成熟的海馬神經(jīng)元中，Dvl的DIX結(jié)構(gòu)域?qū)S突生長和形態(tài)發(fā)生至關(guān)重要，通過Dvl、Rac、JNK激活的Wnt信號，使樹突分支及長度和數(shù)目增加。DIX域依賴囊泡相關(guān)的信號通路，決定N2A細(xì)胞神經(jīng)元分化的細(xì)胞骨架和形態(tài)重排。在神經(jīng)發(fā)生中，Dvl表達(dá)下調(diào)使軸突分化減少，過度表達(dá)則誘導(dǎo)大量軸突形成，并能穩(wěn)定微管，增大生長錐和軸突直徑，降低軸突長度；Dvl通過抑制GSK-3β磷酸化微管相關(guān)蛋白Maplb以穩(wěn)定微管[20]。

Dvl在神經(jīng)元連接方面也起重要作用。Dvl1和Dvl2參與形成和穩(wěn)定神經(jīng)元突觸[32-33]。長期給予可卡因可降低Dvl2和其他幾個Wnt信號組件的表達(dá)，使大腦獎賞區(qū)伏隔核的中型多棘神經(jīng)元密度增加；伏隔Dvl2過表達(dá)可上調(diào)Rac1活性，防止可卡因誘導(dǎo)伏隔核樹突棘變化[35]。Ohata等[36]使用基因敲除小鼠，表明Dvls復(fù)合基因敲除導(dǎo)致腦積水，此時雖然室管膜細(xì)胞正常分化，但室管膜的運動纖毛細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的旋轉(zhuǎn)路線破壞，導(dǎo)致室管膜細(xì)胞生產(chǎn)腦脊液的流量較對照小鼠緩慢；利用它莫西芬誘導(dǎo)去除成年小鼠Dvl，也可導(dǎo)致室管膜運動纖毛細(xì)胞內(nèi)旋轉(zhuǎn)路線和定位缺陷，說明運動纖毛頂端表面需要Dvl正確定位，才能實現(xiàn)室管膜運動纖毛協(xié)調(diào)的定向擺動，維持腦脊液正常流速及物質(zhì)循環(huán)。

這些資料證實，Dvl表達(dá)于腦的多個部位，參與神經(jīng)元祖細(xì)胞增殖、分化，并通過形態(tài)重排的神經(jīng)元細(xì)胞骨架遷移，參與神經(jīng)元間突觸形成和穩(wěn)定，促進神經(jīng)元軸突分化、形成及增粗，增加樹突分支、長度和數(shù)量，參與形成室管膜細(xì)胞的正常極性，維持腦脊液循環(huán)。Dvl通過以上多個環(huán)節(jié)維持腦的正常功能，在一定程度上可避免疾病及藥物引起的神經(jīng)功能障礙；這些環(huán)節(jié)也是神經(jīng)發(fā)生所必須的條件。

Wnt信號通路在胚胎發(fā)育和成年動物神經(jīng)發(fā)生中起重要作用[37]。在大鼠大腦中動脈阻塞模型中，Wnt3a和β-catenin表達(dá)均有顯著變化[38]。腦卒中后Wnt/β-catenin通路組件在腦室下區(qū)表達(dá)上調(diào)，通過激活下游靶基因介導(dǎo)細(xì)胞存活、神經(jīng)干細(xì)胞增殖及分化等活動，從而促進缺血損傷區(qū)神經(jīng)發(fā)生[39-40]。Wnt3a增加使分泌的卷曲蛋白相關(guān)蛋白3減少，導(dǎo)致Wnt信號增加，細(xì)胞增殖，增加神經(jīng)元復(fù)雜性，如樹突數(shù)量增加、長度延長、分支密度增多[41]。

給予Wnt3a后，Dvl1與β-catenin的水平均顯著升高，并呈濃度依賴性；使用Wnt/β-catenin通路抑制劑DKK-1后明顯降低。說明Wnt3a可能通過與Dvl1作用，激活經(jīng)典Wnt信號通路促進神經(jīng)發(fā)生[42]。

Wnt7a能促進細(xì)胞生長和發(fā)育進程，抑制神經(jīng)膠質(zhì)再生[43]。在非經(jīng)典Wnt信號途徑中，Dvl通過形成Dvl-Daaml-RhoA、Dvl-Racl等復(fù)合物，介導(dǎo)PCP，進而通過環(huán)指蛋白XRNFl85調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移，促進神經(jīng)發(fā)生。JNK的激活可導(dǎo)致腦缺血神經(jīng)元凋亡，通過調(diào)控上游信號分子Dvl抑制JNK，可能對腦缺血引起的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡或壞死發(fā)揮神經(jīng)保護作用[44]。

人上皮細(xì)胞激活蛋白C通過β-arrestin2和Dvl2的作用及其兩者的結(jié)合，促進蛋白酶-激活受體(protease-activated receptor, PAR1)介導(dǎo)的上皮細(xì)胞屏障保護途徑；β-arrestin2和Dvl2基因敲除后，Rac1的激活被抑制，內(nèi)皮細(xì)胞屏障的通透性增加。表明β-arrestin2和Dvl2在激活蛋白C介導(dǎo)的PAR1激活Rac1通路中發(fā)揮一定作用，產(chǎn)生血管屏障保護作用[45]。

以上研究證明，Dvl通過激活經(jīng)典和非經(jīng)典Wnt信號通路促進腦缺血后神經(jīng)發(fā)生，防止腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡及壞死，降低受損部位血管通透性，減輕缺血部位組織損傷，保護血管，為以后的神經(jīng)發(fā)生提供基礎(chǔ)。

綜上所述，Dvl通過與Vangl1、Vangl2、LRRK2、RYK、Rac1、XRNFl8、Wnt3a、JNK、GSK-3β、β-arrestin2等之間發(fā)生的作用，參與Wnt信號傳導(dǎo)，影響神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化及成熟，增加神經(jīng)元復(fù)雜性、神經(jīng)細(xì)胞遷移，通過自噬、軸突生長、樹突生長、調(diào)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞骨架等方面，參與神經(jīng)發(fā)生，維持神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能及腦缺血性損傷后組織修復(fù)。Dvl在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和神經(jīng)發(fā)生過程中起著關(guān)鍵作用。其作用機制有待于深入研究。

今后研究中可通過上調(diào)Dvl以誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生，為神經(jīng)系統(tǒng)損害性疾病提供新的診斷依據(jù)和治療靶點。

[1]Clevers H,Nusse R.Wnt/β-catenin signaling and disease[J]. Cell,2012,149(6):1192-1205.

[2]Martin BL,Kimelman D.Canonical Wnt signaling dynamically controls multiple stem cell fate decisions during vertebrate body formation[J].Dev Cell,2012,22(1):223-232.

[3]Huang MY,Yen LC,Liu HC,et al.Significant overexpression of DVL1 in Taiwanese colorectal cancer patients with liver metastasis[J].Int J Mol Sci,2013,14(10):20492-20507.

[4]Bienz M.Signalosome assembly by domains undergoing dynamic head-to-tail polymerization[J].Trends Biochem Sci, 2014,39(10):487-495.

[5]Hino S,Michiue T,Asashima M,et al.Casein kinase1 epsilon enhances the binding of Dvl-1 to Frat-1 and is essential for Wnt-3a-induced accumulation of beta-catenin[J].J Biol Chem, 2003,278(16):14066-14073.

[6]Gammons MV,Renko M,Johnson CM,et al.Wnt signalosome assembly by DEP domain swapping of Dishevelled[J].Mol Cell,2016,64(1):92-104.

[7]Xu W,He X.DEEP insights through the DEP Domain[J]. Structure,2010,18(10):1223-1225.

[8]Simons M,Gault WJ,Gotthardt D,et al.Electrochemical cues regulate assembly of the Frizzled/Dishevelled complex at the plasma membrane during planar epithelial polarization[J].Nat Cell Biol,2009,11(3):286-294.

[9]Capelluto DG,Zhao X,Lucas A,et al.Biophysical and molecular-dynamics studies of phosphatidic acid binding by the Dvl-2 DEP domain[J].Biophys J,2014,106(5):1101-1111.

[10]Jiang X,Charlat O,Zamponi R,et al.Dishevelled promotes Wnt receptor degradation through recruitment of ZNRF3/ RNF43 E3 ubiquitin ligases[J].Mol Cell,2015,58(3): 522-533.

[11]Gammons MV,Rutherford TJ,Steinhart Z,et al.Essential role of the Dishevelled DEP domain in a Wnt-dependent human-cell-based complementation assay[J].J Cell Sci,2016, 129(20):3892-3902.

[12]Tauriello DV,Jordens I,Kirchner K,et al.Wnt/β-catenin signaling requires interaction of the Dishevelled DEP domain and C terminus with a discontinuous motif in Frizzled[J].Proc NatlAcad Sci U SA,2012,109(14):E812-E820.

[13]Consonni SV,Maurice MM,Bos JL.DEP domains:structurally similar but functionally different[J].Nat Rev Mol Cell Biol, 2014,15(5):357-362.

[14]Dillman AR,Minor PJ,Sternberg PW.Origin and evolution of disheveled[J].G3(Bethesda),2013,3(2):251-262.

[15]Gan XQ,Wang JY,Xi Y,et al.Nuclear Dvl,c-Jun,beta-catenin,and TCF form a complex leading to stabilization of beta-catenin-TCF interaction[J].J Cell Biol,2008,180(6): 1087-1100.

[16]Tada M,Kai M.Noncanonical Wnt/PCP signaling during vertebrate gastrulation[J].Zebrafish,2009,6(1):29-40.

[17]Strutt DI.The asymmetric subcellular localisation of components of the planar polarity pathway[J].Semin Cell Dev Biol, 2002,13(3):225-231.

[18]Bastock R,Strutt H,Strutt D.Strabismus is asymmetrically localised and binds to Prickle and Dishevelled during Drosophila planar polarity patterning[J].Development,2003,130(13): 3007-3014.

[19]Schulte G,Bryja V.The Frizzled family of unconventional G-protein-coupled receptors[J].Trends Pharmacol Sci,2007, 28(10):518-525.

[20]Gao C,Chen YG.Dishevelled:The hub of Wnt signaling[J]. Cell Signal,2010,22(5):717-727.

[21]Bernatík O,Sedová K,Schille C,et al.Functional analysis of dishevelled-3 phosphorylation identifies distinct mechanisms driven by casein kinase 1? and frizzled5[J].J Biol Chem, 2014,289(34):23520-23533.

[22]Wei W,Li M,Wang J,et al.The E3 ubiquitin ligase ITCH negatively regulates canonical Wnt signaling by targeting dishevelled protein[J].Mol Cell Biol,2012,32(19):3903-3912.

[23]Jung H,Kim HJ,Lee SK,et al.Negative feedback regulation of Wnt signaling by Gbetagamma-mediated reduction of Dishevelled[J].Exp Mol Med,2009,41(10):695-706.

[24]Lee HJ,Shi DL,Zheng JJ.Conformational change of Dishevelled plays a key regulatory role in the Wnt signaling pathways[J].Elife,2015,4:e08142.

[25]Davies J,Zachariades E,Rogers-Broadway KR,et al.Elucidating the role of DEP TOR in Alzheimer's disease[J].Int J Mol Med,2014,34(5):1195-1200.

[26]Gravel M,Iliescu A,Horth C,et al.Molecular and cellular mechanisms underlying neural tube defects in the loop-tail mutant mouse[J].Biochemistry,2010,49(16):3445-3455.

[27]劉陽,張慶華,張莉,等.Wnt/PCP-JNK信號通路在牛磺酸預(yù)防小鼠神經(jīng)管畸形中的介導(dǎo)作[J].中華神經(jīng)外科雜志,2014, 30(11):1175-1178.

[28]Wu G,Huang X,Hua Y,et al.Roles of planar cell polarity pathways in the development of neural tube defects[J].J Biomed Sci,2011,18:66.

[29]Chen S,Zhang Q,Bai B,et al.MARK2/Par1b insufficiency attenuates DVL gene transcription via histone deacetylation in lumbosacral spina bifida[J].Mol Neurobiol,2016.[Epub ahead of print].

[30]Wynshaw-Boris A.Dishevelled:in vivo roles of a multifunctional gene family during development[J].Curr Top Dev Biol, 2012,101:213-235.

[31]Hashimoto M,Shinohara K,Wang J,et al.Planar polarization of node cells determines the rotational axis of node cilia[J]. Nat Cell Biol,2010,12(2):170-176.

[32]Almuedo-Castillo M,Saló E,Adell T.Dishevelled is essential for neural connectivity and planar cell polarity in planarians[J].Proc NatlAcad Sci U SA,2011,108(7):2813-2818.

[33]Rodriguez-Gil DJ,Hu W,Greer CA.Dishevelled proteins are associated with olfactory sensory neuron presynaptic terminals[J].PLoS One,2013,8(2):e56561.

[34]Berwick DC,Harvey K.LRRK2:an éminence grise of Wnt-mediated neurogenesis?[J].Front Cell Neurosci,2013,7: 82.

[35]Dias C,Dietz D,Mazei-Robison M,et al.Dishevelled-2 regulates cocaine-induced structural plasticity and Rac1 activity in the nucleus accumbens[J].Neurosci Lett,2015,598:23-28.

[36]Ohata S,Nakatani J,Herranz-Perez V,et al.Loss of Dishevelleds disrupts planar polarity in ependymal motile cilia and results in hydrocephalus[J].Neuron,2014,83(3):558-571.

[37]Wu MV,Hen R.The young and the restless:regulation of adult neurogenesis by Wnt signaling[J].Cell Stem Cell,2013, 12(2):139-140.

[38]李艷菲,孫芳玲,艾厚喜,等.局灶性腦缺血-再灌注大鼠β-連環(huán)蛋白表達(dá)的變化[J].中國腦血管病雜志,2014,11(2): 89-92.

[39]Kuwabara T,Hsieh J,Muotri A,et al.Wnt-mediated activation of NeuroD1 and retro-elements during adult neurogenesis[J].Nat Neurosci,2009,12(9):1097-1105.

[40]Inestrosa NC,Arenas E.Emerging roles of Wnts in the adult nervous system[J].Nat Rev Neurosci,2010,11(2):77-86.

[41]Jang MH,Bonaguidi MA,Kitabatake Y,et al.Secreted frizzled-related protein 3 regulates activity-dependent adult hippocampal neurogenesis[J].Cell Stem Cell,2013,12(2):215-223.

[42]李卓,姜惠麗,劉殿瑋,等.Wnt3a在蛛網(wǎng)膜下腔出血后早期腦損傷中對神經(jīng)發(fā)生的作用[J].山東大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2014, 52(5):15-19.

[43]Prajerova I,Honsa P,Chvatal A,et al.Distinct effects of sonic hedgehog and Wnt-7a on differentiation of neonatal neural stem/progenitor cells in vitro[J].Neuroscience,2010,171(3): 693-711.

[44]何倩倩,崔桂云.蓬亂蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究進展[J].實用醫(yī)學(xué)雜志,2015,31(5):849-851.

[45]Soh UJ,Trejo J.Activated protein C promotes protease-activated receptor-1 cytoprotective signaling through β-arrestin and dishevelled-2 scaffolds[J].Proc Natl Acad Sci U S A, 2011,108(50):E1372-E1380.

Role of Dishevelled in Neurogenesis(review)

WANG Zhi-min,MEI Cai-qin
Qujing Medical College,Qujing,Yunnan 655000,China

WANG Zhi-min.E-mail:qjyzwangzhimin@126.com

Dishevelled(Dvl)is a kind of protein widely existing in human tissue,containing three structural domains:Dishevelled and Axin(DIX);postsynaptic density protein-95,disc large tumour suppressor,zonula occludens-1(PDZ);and Dishevelled,Egl-10 and pleckstrin(DEP).Dvl participates in the Wnt signaling through different structure domains to play a role in nervous system development and neurogenesis after nerve injury.

Dishevelled;Wnt signaling;neurogenesis;review

R741

A

1006-9771(2017)05-0548-05

2016-10-11

2016-12-23)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.05.012

[本文著錄格式]王志敏，梅彩琴.散亂蛋白對神經(jīng)發(fā)生影響的研究進展[J].中國康復(fù)理論與實踐,2017,23(5):548-552.

CITED AS:Wang ZM,Mei CQ.Role of Dishevelled in neurogenesis(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(5): 548-552.

曲靖醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，云南曲靖市655000。作者簡介：王志敏(1971-)，女，漢族，云南曲靖市人，副教授，主要研究方向：神經(jīng)藥理。E-mail:qjyzwangzhimin@126.com。