WNT-3a誘導β-カテニンシグナル伝達は、ヘテロトリメリックGタンパク質を介したシグナル伝達を必要としません

Wingless/Int-1（Wnt）誘導シグナル伝達経路のネットワークには、β-カテニン依存性および非依存性経路が含まれます。β-カテニンはT細胞因子/リンパエンハンサー結合因子（TCF/LEF）媒介遺伝子転写を調節し、WNTに応答して、凍結された（FZD）/LDL受容体関連タンパク質5の関与を通じてβ-カテニンシグナル伝達が開始されます5/6（LRP5/6）受容体複合体。FZDはGタンパク質共役受容体ですが、ヘテロトリメリックGタンパク質がWnt/β-カテニンシグナル伝達に関与しているかどうかの問題は未回答のままです。ここでは、精製されたWNT-3AによるWnt/β-カテニンシグナル伝達の急性活性化には、ヘテロトリマーのGタンパク質を介した機能的シグナル伝達が必要かどうかを調査します。ゲノム編集を使用して、HEK293（ΔG7）細胞におけるGS/ゴルフ/GQ/G11/G12/G13/GZの発現を除去し、百日咳毒素（PTX）に敏感なGI/Oタンパク質の発現を変更して、Wnt-を評価するかどうかを評価しました。3aは、機能性Gタンパク質を欠いているWTおよびΔG7細胞のWnt/β-カテニンシグナル伝達を活性化するシグナリング。LDL受容体関連タンパク質6（LRP6）のリン酸化、リンタンパク質乱れ（DVL）、β-カテニン安定化および脱リン酸化、およびTCF依存性転写のリン酸化移動シフトの検出により、WNT-3A誘導活性化を監視しました。精製された組換えWnt-3aは、Gi/OブロッキングPTXの非存在と存在の両方でΔG7細胞のWnt/β-カテニンシグナル伝達を効率的に誘導することがわかりました。さらに、Gα枯渇HEK293細胞とは完全にGタンパク質発現を欠いている細胞は、Wnt/β-カテニンシグナル伝達の特徴に関してWnt-3Aに対する応答性を維持します。これらの発見は、このFZDおよびDVLを介したシグナル伝達分岐にはヘテロミリックGタンパク質が必要ないという概念を裏付けています。我々の観察結果は、DVLとヘテロトリミアGタンパク質間のFZD立体構造依存性の機能選択性を主張する以前の結果と一致しています。結論として、FZDを介したWnt/β-カテニンシグナル伝達は、ヘテロトリマーGタンパク質の関与を必要としません。

The network of Wingless/Int-1 (WNT)-induced signaling pathways includes β-catenin-dependent and -independent pathways. β-Catenin regulates T cell factor/lymphoid enhancer-binding factor (TCF/LEF)-mediated gene transcription, and in response to WNTs, β-catenin signaling is initiated through engagement of a Frizzled (FZD)/LDL receptor-related protein 5/6 (LRP5/6) receptor complex. FZDs are G protein-coupled receptors, but the question of whether heterotrimeric G proteins are involved in WNT/β-catenin signaling remains unanswered. Here, we investigate whether acute activation of WNT/β-catenin signaling by purified WNT-3A requires functional signaling through heterotrimeric G proteins. Using genome editing, we ablated expression of Gs/Golf/Gq/G11/G12/G13/Gz in HEK293 (ΔG7) cells, leaving the expression of pertussis toxin (PTX)-sensitive Gi/o proteins unchanged, to assess whether WNT-3A activates WNT/β-catenin signaling in WT and ΔG7 cells devoid of functional G protein signaling. We monitored WNT-3A-induced activation by detection of phosphorylation of LDL receptor-related protein 6 (LRP6), electrophoretic mobility shift of the phosphoprotein Dishevelled (DVL), β-catenin stabilization and dephosphorylation, and TCF-dependent transcription. We found that purified, recombinant WNT-3A efficiently induces WNT/β-catenin signaling in ΔG7 cells in both the absence and presence of Gi/o-blocking PTX. Furthermore, cells completely devoid of G protein expression, so called Gα-depleted HEK293 cells, maintain responsiveness to WNT-3A with regard to the hallmarks of WNT/β-catenin signaling. These findings corroborate the concept that heterotrimeric G proteins are not required for this FZD- and DVL-mediated signaling branch. Our observations agree with previous results arguing for FZD conformation-dependent functional selectivity between DVL and heterotrimeric G proteins. In conclusion, WNT/β-catenin signaling through FZDs does not require the involvement of heterotrimeric G proteins.