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Wnt信号通路是生物体进化过程中一类高度保守的信号通路。在早期胚胎发育过程中,Wnt信号通路参与调节了生物体背腹轴的形成、胚层的建立以及细胞的命运决定等生物学事件,并且在细胞增殖、细胞极化和迁移等生理过程中也发挥着重要的调控作用。Wnt信号受阻将导致多种疾病的发生。因此对Wnt信号通路中新的调节机制的探索将有助于我们在分子水平上阐述该信号通路的功能及其生物学意义。蛋白质的泛素化修饰是一种调节蛋白质功能的重要的翻译后修饰方式。在Wnt信号的传递过程中,泛素化修饰事件也参与其中,调控细胞内的Wnt信号水平。我们在研究中发现,HECT E3泛素连接酶Smurf1(Smadubiquitination regulatory factor1)能够对经典Wnt信号通路重要信号分子Axin进行泛素化修饰,然而有趣的是,Smurf1所介导的对Axin的泛素化修饰并不引起Axin蛋白质的降解,也不影响其蛋白质稳定性。此外,和以往Smurf1的底物不同,Axin的这种泛素化修饰由泛素分子第29位赖氨酸残基(K29)连接的多聚泛素链,这也是Smurf1首次被发现能够作为E3泛素连接酶介导K29-多聚泛素链的形成并执行非降解的功能。鉴于Axin在经典Wnt信号通路中的重要性,我们继而研究了Smurf1在该信号通路中的作用。我们发现Smurf1能够通过影响细胞浆中β-catenin的稳定性,抑制经典Wnt信号报告基因的活性和靶基因的表达,是经典Wnt信号通路的一个负向调节因子。通过后续深入的探索,我们进一步确认了Smurf1对Axin的泛素化修饰在Smurf1上述抑制功能中的作用:Axin在被Smurf1进行泛素化修饰以后,其与Wnt信号共受体LRP6之间的相互作用明显减弱,进而抑制LRP6的磷酸化及活化,最终抑制Wnt信号的传递。 本文探索了Smurf1对经典Wnt信号传递的这种抑制作用和细胞周期调控的关系。在CDK14/Cyclin Y周期蛋白质复合物的调节下,细胞内LRP6的磷酸化水平在G2/M期达到峰值,使得细胞在该时期具有较高的响应Wnt信号的能力。我们在研究中发现,Smurf1与Axin的相互作用及其对Axin的泛素化修饰在细胞的G2/M期明显减弱,这种调控也为细胞在G2/M期LRP6磷酸化水平达到峰值提供了保证,使细胞在G2/M期能够更好地响应Wnt信号。综上所述,我们的工作首次提出了Smurf1所介导的泛素分子K29位多聚泛素化修饰在经典Wnt信号通路中的调节作用,确认了Smurf1作为E3泛素连接酶通过催化上述泛素化修饰负向调节经典Wnt信号传递的功能,并初步研究了细胞周期对该功能的调节作用,进一步加深了我们对经典Wnt信号通路分子机制的认识。