论文标题: Canonical and Non-Canonical Wnt Signaling Generates Molecular and Cellular Asymmetries to Establish Embryonic Axes

论文链接: https://www.mdpi.com/2221-3759/12/3/20

期刊名称: Journal of Developmental Biology (JDB)

期刊主页: https://www.mdpi.com/journal/jdb

文章导读

Wnt信号通路对胚胎器官的发育和成体稳态的维持具有至关重要的作用。依赖于β-catenin的经典Wnt信号调节基因表达和细胞命运， 而不依赖于β-catenin的非经典Wnt信号主要调节细胞骨架和极性。这两种信号的功能异常导致多种严重的人类疾病，如内脏反位、神经管闭合缺陷以及肿瘤等。众多的研究证明经典和非经典Wnt信号协调体轴不对称性的建立，但对其中的细胞的和分子机制缺乏系统性总结。

来自法国国家科研中心的石德利研究员在Journal of Developmental Biology上发表综述论文，从母源经典Wnt信号特化背-腹轴、合子经典Wnt信号图式化背-腹轴及前-后轴、非经典Wnt信号调控形态发生运动以及通过调节纤毛的方向而建立左-右轴四个角度系统论述了Wnt信号参与这些过程的调控机制，并详细讨论了Wnt信号通路异常所导致的人类先天性疾病。

主要内容

本文全面讨论了Wnt信号建立脊椎动物胚胎体轴不对称性的细胞和分子机制。（1）在受精后，源自母体的经典Wnt信号以不依赖于配体、受体以及Dishevelled的方式在背部促进β-catenin的积累，激活Wnt通路的靶基因和诱导背部“组织者”的形成，建立背-腹轴方向的不对称性。（2）在合子基因组被激活后，合子表达的经典Wnt信号进一步图式化背-腹轴，并在前-后轴方向建立极性。（3）非经典Wnt信号通路通过调节细胞的不对称运动使胚胎在前-后轴方向延伸，并在神经胚胎形成过程中调控神经管的闭合。（4）非经典Wnt信号通路通过调节纤毛的摆动方向而促进胚胎左-右轴的形成，进而建立一些内脏器官（如心脏）在形态和解剖位置的不对称性。鉴于非经典Wnt信号对形态发生运动的重要性，该通路中一些基因的突变或功能异常是神经管闭合缺陷和内脏异位的主要原因。

Figure1. 脊椎动物中的Wnt信号通路

文章总结

Wnt 信号通路在胚胎极性建立中发挥核心作用，尽管其激活的时空方式存在差异，但这一机制在进化过程中高度保守。Wnt/β-catenin 和 Wnt/PCP 两种信号通路分别参与细胞命运决定和细胞极性的建立，是胚胎三轴（背-腹轴、前-后轴、左-右轴）发育的关键调控因子。母源性 Wnt/β-catenin 信号决定背-腹极性并诱导 Spemann 组织者的形成，而合子期 Wnt/β-catenin 信号则主要参与胚胎后部发育和左-右组织者形成。Wnt/PCP 信号则通过调控细胞迁移和极性，参与胚胎形态不对称的建立。当前研究已发现如 Hwa、溶酶体转运等多个影响 Wnt 活性的调控因子，揭示了胚轴建立的分子机制。同时，Wnt 通路与其他发育信号通路的互作也对胚胎模式的形成至关重要。Wnt 通路功能紊乱会导致如神经管缺陷、左右不对称等发育异常。因此，深入理解参与胚轴形成的遗传调控网络，将有助于揭示器官不对称发育的机制，并为相关遗传疾病提供理论基础。

Shi, D.-L. Canonical and Non-Canonical Wnt Signaling Generates Molecular and Cellular Asymmetries to Establish Embryonic Axes.

J. Dev. Biol. 2024, 12(3), 20; https://doi.org/10.3390/jdb12030020

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