Wnt/β-catenin 信号通路

经典分支中,Wnt 配体结合 FZD 与 LRP5/6,经 Dishevelled 等调控抑制 APC–AXIN–GSK3 降解复合体,使 β-catenin 逃避磷酸化降解并在核内与 TCF/LEF 协同驱动转录。该轴在发育、干细胞龛、肠上皮再生与多种肿瘤中反复出现;同时存在非经典(平面细胞极性、Ca²⁺ 等)分支与 TGF-β、RTK–PI3K、Hippo 等广泛串扰,解读需区分「蛋白水平」与「TCF 依赖转录活性」。

1. 相关靶点

核心节点(概述)

  • Wnt 配体
    • 分泌型棕榈酰化糖蛋白
    • 结合 FZD + LRP5/6 启动膜信号体
  • Frizzled (FZD)
    • 七跨膜受体家族(FZD1–10)
    • 与 LRP5/6 形成功能受体复合物
  • β-catenin (CTNNB1)
    • 转录共激活因子;亦参与黏附连接
    • 经典轴:降解受抑 → 核内 TCF/LEF 程序
  • GSK3β
    • 降解复合体组分:驱动 β-catenin 磷酸化
    • 与 PI3K–AKT 等轴存在广泛交叉

上游与膜起始

  • Wnt 分泌:PORCN、WLS(GPR177)
  • 共受体 LRP5/6;放大轴 RSPO–LGR;膜 E3 RNF43/ZNRF3
  • 胞外拮抗:DKK、SFRP、WIF、Kremen 等

下游转录与读出

  • TCF7 / LEF1 / TCF7L2 与 β-catenin 复合物
  • 靶基因:AXIN2、MYC、CCND1、MMP7…(组织依赖)
  • TOPFlash / SuperTOP 与磷酸化 LRP6 等机理读出

补充:Wnt/β-catenin 相关靶点(基因符号)

在上方概述基础上,按配体/分泌、受体与共受体、胞质信号体、降解复合体、黏附池、核内转录、RSPO–LGR–E3、胞外拮抗、经典靶基因、非经典分支与串扰等模块列出常用符号。请以 HGNC/UniProt 与文献核对剪接体与细胞情境。

配体与棕榈酰化分泌

Wnt 配体(分泌型糖蛋白)

WNT1, WNT2, WNT2B, WNT3, WNT3A, WNT4, WNT5A, WNT5B, WNT6, WNT7A, WNT7B, WNT8A, WNT8B, WNT9A, WNT9B, WNT10A, WNT10B, WNT11, WNT16

分泌与棕榈酰化装置

PORCN, WLS, GPR177

受体与共受体

Frizzled 受体

FZD1, FZD2, FZD3, FZD4, FZD5, FZD6, FZD7, FZD8, FZD9, FZD10

LRP5/6 共受体与膜起始

LRP5, LRP6

非经典语境受体(代表)

PCP、Ca²⁺ 或非 β-catenin 依赖分支常见讨论节点。

ROR1, ROR2, RYK, PTK7

胞质信号体与 PCP 交叉

Dishevelled 与膜近端调控

DVL1, DVL2, DVL3, FRAT1, FRAT2

酪蛋白激酶与阶梯磷酸化相关

CSNK1A1, CSNK1D, CSNK1E

平面细胞极性模块(交叉)

VANGL1, VANGL2, PRICKLE1, PRICKLE2, PRICKLE3, CELSR1, CELSR2, CELSR3

降解复合体与 Tankyrase 轴

降解复合体骨架

APC, APC2, AXIN1, AXIN2

GSK3、β-TrCP 与泛素化衔接

GSK3A, GSK3B, BTRC

Tankyrase–Axin 轴

TNKS1, TNKS2

黏附连接池

β-catenin 与黏附连接池

膜池与胞质/核池争夺影响可用 CTNNB1。

CTNNB1, CDH1, CTNNA1, CTNNA2, CTNND1, CTNNBIP1

核内转录机器

TCF / LEF 转录因子

TCF7, LEF1, TCF7L1, TCF7L2

延伸复合体辅助因子

BCL9, BCL9L, PYGO1, PYGO2, CBY1

染色质与共调节因子(代表)

CREBBP, EP300, SMARCA4, TLE1, TLE2, TLE3, TLE4

RSPO–LGR 与膜 E3

R-spondin–LGR 放大轴

RSPO1, RSPO2, RSPO3, RSPO4, LGR4, LGR5, LGR6

膜 E3 与负反馈(RNF43/ZNRF3)

RNF43, ZNRF3

胞外拮抗剂

DKK–Kremen、SFRP、WIF

DKK1, DKK2, DKK3, DKK4, KREMEN1, KREMEN2, SFRP1, SFRP2, SFRP3, SFRP4, SFRP5, WIF1

经典下游靶基因

经典下游靶基因(读出常用)

AXIN2, LEF1, MYC, CCND1, MMP7, VEGFA, BMP4, DKK1, NOTUM, ASCL2, OLFM4

非经典分支(代表)

PCP / Daam–Rho(代表下游)

DAAM1, DAAM2, RAC1, RHOA, ROCK1, ROCK2, MAPK8, MAPK9

Wnt/Ca²⁺–NFAT 语境(代表)

CAMK2A, CAMK2B, PPP3CA, PPP3CB, NFATC1, NFATC2, NFATC3

串扰节点

与 Hippo、RTK–PI3K、TGF-β 等串扰节点

区分 β-catenin 水平与 TCF 依赖转录活性。

YAP1, WWTR1, TEAD1, TEAD4, PIK3CA, AKT1, SMAD2, SMAD3, SMAD4, NOTCH1, GLI1, GLI2

2. 推荐实验读出

磷酸化位点依克隆说明书选择刺激梯度;若测核 β-catenin,建议同时进行胞质/膜分级或 IF 共定位 TCF7L2;TOPFlash 需排除非特异血清因子激活。

  • Active β-catenin(非磷酸化表位抗体)、总 CTNNB1;核/浆抽提或分级 Western
  • p-LRP6(Ser1490 等,依克隆)、DVL2 膜上浮(起始复合物)
  • TOPFlash / SuperTOPFlash;内源性 AXIN2、LEF1、MYC、CCND1 qPCR
  • 免疫荧光:β-catenin 核积累与 TCF7L2 共定位
  • p-GSK3β(Ser9)——与 AKT 等轴交叉解读需谨慎

3. 经典与非经典分支对照(简表)

分支代表节点典型读出备注
经典 β-cateninFZD, LRP5/6, DVL, APC–AXIN–GSK3, CTNNB1, TCF/LEFTOPFlash;AXIN2;核 β-catenin与干细胞龛、肠上皮与多种肿瘤耦联。
PCP / CEVANGL, PRICKLE, CELSR, DAAM, Rho–ROCK细胞极性、迁移(模型依赖)未必升高核 β-catenin–TCF 报告基因。
Wnt/Ca²⁺ 等Ca²⁺ 动员、CAMK、NFAT 语境节点Ca²⁺ 成像、NFAT 报告基因与经典轴并行存在时需拆分刺激条件。

4. 疾病与模型语境

  • 结直肠癌与 APC 缺失:破坏复合体失调 → 组成型靶基因程序;需区分腺瘤–癌序列与微卫星状态。
  • 肝细胞癌 CTNNB1 突变亚型:热点突变影响降解磷酸化位点; paired 免疫微环境解读。
  • 骨发育与硬化症谱系:LRP5/6、SOST 相关叙事与骨重建平衡。
  • 纤维化与 EMT 串扰:与 TGF-β/Smad 并行读 SNAIL/基质基因;注意 β-catenin 核定位未必等同 reporter 活性。

Wnt/β-catenin 相关抗体(精选)

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5. 产品线说明与站内检索

一抗与修饰抗体

β-catenin(总/活性表位)、LRP6、DVL、Axin、APC、TCF7L2、p-GSK3β、EMT 相关读出等;WB、IHC、IF、ChIP 视应用与克隆而定。

重组蛋白与报告系统

WNT3A 等重组配体用于通路激活;报告基因细胞系需验证拷贝数与整合位点。

小分子工具化合物

分泌阻断、GSK3 抑制、TCF–β-catenin 界面干扰剂等;科研用途,遵守安全与法规。

6. 抑制剂与工具化合物(汇总)

科研用途;请遵循实验室 SOP、化合物说明书与伦理审批。部分化合物毒性高或受管制,仅限合规实验室。

LGK974 (WNT974)

PORCN 抑制,阻断 Wnt 棕榈酰化/分泌;肿瘤研究常用。

IWP-2

干扰 Wnt 分泌步骤( Porcupine 依赖语境)。

XAV939

TNKS1/2 抑制,稳定 AXIN,增强降解复合体功能倾向。

ICG-001 / PRI-724

干扰 β-catenin–TCF 介面(工具化合物,特异性有限)。

CHIR99021

GSK3α/β 抑制,常用于干细胞模型激活经典读出;注意脱靶。

LiCl

弱 GSK3 抑制工具;剂量窗口与离子效应并存。

7. 通路示意图

经典 Wnt/β-catenin(教学示意)
Wnt/β-catenin 信号通路示意图
图例说明
  1. Wnt 配体结合 FZD + LRP5/6,招募胞质调控因子
  2. 降解复合体受抑 → CTNNB1 稳定
  3. β-catenin 入核结合 TCF/LEF 驱动靶基因
  4. 黏附池与非经典分支需平行设计读出

8. 通路生物学简介

Wnt/β-catenin 在胚胎模式形成、组织再生与干细胞干性维持中具有枢纽地位;肿瘤与慢性炎症模型中常与 TGF-β、MAPK、NF-κB 等共享下游基因程序。实验解释建议同时覆盖膜起始事件(LRP6 阶梯磷酸化)、胞质降解轴与核内染色质占据,并明确所用模型是人类癌细胞系、类器官还是转基因动物。

  • 肠隐窝:RSPO–LGR–RNF43/ZNRF3 与干性基因耦联
  • 肿瘤异质性:CTNNB1 vs APC 突变亚型的免疫与治疗语境不同

10. 外部数据库与修饰资源

11. 参考文献

综述与框架

  • • Nusse R, Clevers H. (2017). Cell. 169(6):985–999.
  • • MacDonald BT, Tamai K, He X. (2009). Dev Cell. 17(1):9–26.

癌症与治疗靶点

  • • Clevers H, Nusse R. (2012). Cell. 149(6):1198–1208.
  • • Zhan T, Rindtorff N, Boutros M. (2017). Nat Rev Cancer. 17(8):432–449.

干细胞与组织再生

  • • Clevers H, Loh KM, Nusse R. (2014). Science. 346(6208):1248012.