李林院士组：经典信号途径新发现

　　生物通报道：来自中科院上海生命科学研究院生化与细胞所的研究人员发表了题为“The E3 Ubiquitin Ligase ITCH Negatively Regulates Canonical Wnt Signaling by Targeting Dishevelled Protein”的文章，揭示了泛素连接酶ITCH负调控经典Wnt信号途径的功能作用及其分子机制。相关成果公布在Molecular and Cellular Biology杂志上。

领导这一研究的是生化与细胞所李林院士，这位科学家着迷于Wnt信号通路研究，他揭开了这一研究领域的不少谜团：Wnt是如何待在细胞外，就能把信号传递进细胞？Wnt在表观遗传中如何发挥作用？……这些答案为干细胞分化、肿瘤发病机理等等重大问题的深入理解，带来全新的视野，也可能为癌症治疗带来新的诊断方法、新药靶点。

Wnt是一种分泌性蛋白，在生命体中“权限”很大：缺了它，胚胎早期生长发育就无法进行；它乱了阵脚，可能引发成年生命体体内的多种肿瘤或癌症。它靠浓度变化，发出不同的信号，通过不同途径传递给千千万万个细胞。“Wnt的信号通路就像一张巨大的网，但我们对它了解太少！”李林说，“揭开它的神秘面纱，这个想法让我激动万分。”

在最新这项研究中，李林研究组发现并鉴定了一个特异性针对磷酸化形式Dvl的E3泛素连接酶ITCH。与已经发现的其他针对Dvl的E3泛素连接酶不同，ITCH只作用于磷酸化形式的Dvl，它能够泛酸化并促使磷酸化形式的Dvl通过蛋白酶体依赖的方式降解。

并且研究人员通过进一步的工作发现，ITCH能够以磷酸化Dvl作为靶点，在β-catenin上游负调控经典Wnt信号途径。

Wnt信号转导途径在多细胞真核生物中高度保守，在生物体早期胚胎发育以及成体病变过程中都发挥了极其重要的作用。Dishevelled（Dvl）蛋白是经典与非经典Wnt信号途径中的关键分子，在经典Wnt信号转导过程中它更是同时在上游和下游发挥着双重作用。虽然Dvl的磷酸化被认为是经典Wnt信号激活所必需，但经典Wnt信号转导途径中Dvl的活性调节机制目前尚不完全清楚。

因此这项研究对于解析Wnt信号转导途径中Dvl的活性调节机制具有重要意义，这项研究也丰富了人们对于Wnt信号转导网络的认识，也为Dvl蛋白在经典Wnt信号途径中的活性以及稳定性的调节提供了一种新的机制。

另外，虽然ITCH的一些底物被发现参与肿瘤发生以及化疗敏感等过程，但是到目前为止，ITCH与癌症病理还没有建立起直接联系。这项研究首次把与肿瘤发生发展密切相关的Wnt信号途径与ITCH联系起来，为该领域的研究提供了新的线索。

（生物通：张迪）

原文摘要：

The E3 Ubiquitin Ligase ITCH Negatively Regulates Canonical Wnt Signaling by Targeting Dishevelled Protein

Dishevelled (Dvl) is a key component in the canonical Wnt signaling pathway and becomes hyperphosphorylated upon Wnt stimulation. Dvl is required for LRP6 phosphorylation, which is essential for subsequent steps of signal transduction, such as Axin recruitment and cytosolic β-catenin stabilization. Here, we identify the HECT-containing Nedd4-like ubiquitin E3 ligase ITCH as a new Dvl-binding protein. ITCH ubiquitinates the phosphorylated form of Dvl and promotes its degradation via the proteasome pathway, thereby inhibiting canonical Wnt signaling. Knockdown of ITCH by RNA interference increased the stability of phosphorylated Dvl, and upregulated Wnt reporter gene activity as well as endogenous Wnt target gene expression induced by Wnt stimulation. In addition, we found that both the PPXY motif and the DEP domain of Dvl are critical for its interaction with ITCH, as mutation in the PPXY motif (Dvl2-Y568F) or deletion of the DEP domain led to reduced affinity for ITCH. Consistently, overexpression of ITCH inhibited the wild type Dvl2, but not the Dvl2-Y568F mutant, induced Wnt reporter activity. Moreover, the Y568F mutant, but not the wild type Dvl2, can reverse the ITCH-mediated inhibition of Wnt-induced reporter activity. Collectively, these results indicate that ITCH plays a negative regulatory role in modulating canonical Wnt signaling by targeting the phosphorylated form of Dvl.