DishevelledのHuwe1を介するユビキチン化がWntシグナル伝達経路の負のフィードバックループを規定する

Sci. Signal., 18 March 2014
Vol. 7, Issue 317, p. ra26
[DOI: 10.1126/scisignal.2004985]

Reinoud E. A. de Groot^1*, Ranjani S. Ganji^2*, Ondrej Bernatik^2,3, Bethan Lloyd-Lewis^4†, Katja Seipel^4‡, Kateřina Šedová^5,6, Zbyněk Zdráhal^5,6, Vishnu M. Dhople⁷, Trevor C. Dale⁴, Hendrik C. Korswagen^1§, and Vitezslav Bryja^2,3§

¹ Hubrecht Institute, Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences and University Medical Center Utrecht, Uppsalalaan 8, 3584CT Utrecht, the Netherlands.
² Institute of Experimental Biology, Faculty of Science, Masaryk University, 61137 Brno, Czech Republic.
³ Institute of Biophysics, Academy of Sciences of the Czech Republic, 61265 Brno, Czech Republic.
⁴ Cardiff School of Biosciences, Biomedical Sciences Building, Museum Avenue, Cardiff CF10 3AX, UK.
⁵ Central European Institute of Technology, Masaryk University, 60177 Brno, Czech Republic.
⁶ National Centre for Biomolecular Research, Faculty of Science, Masaryk University, 61137 Brno, Czech Republic.
⁷ Department of Functional Genomics, Interfaculty Institute for Genetics and Functional Genomics, Ernst Moritz Arndt University of Greifswald, Friedrich-Ludwig-Jahn-Str. 15, 17487 Greifswald, Germany.

^* These authors contributed equally to this work.

†Present address: Department of Pathology, University of Cambridge, Tennis Court Road, Cambridge CB2 1QP, UK.

‡Present address: Department of Clinical Research Medical Oncology, University of Bern, CH-3010 Bern, Switzerland.

§Corresponding author. E-mail: r.korswagen@hubrecht.eu (H.C.K.); bryja@sci.muni.cz (V.B.)

要約

Wntシグナル伝達は、発生や成体組織の恒常性、がんにおいて中心的役割を果たす。古典的Wnt/β-カテニンシグナル伝達カスケードのいくつかの段階は、標的タンパク質の安定性、細胞内局在、相互作用に影響を及ぼすタンパク質修飾であるユビキチン化によって、調節されている。Wnt/β-カテニン経路の調節因子を同定するために、われわれは、線虫（Caenorhabditis elegans）においてRNA干渉スクリーニングを行い、HECTドメイン含有ユビキチンリガーゼEEL-1を、Wntシグナル伝達の阻害因子として同定した。ヒト胚性腎293T細胞において、EEL-1ホモログHuwe1をノックダウンすると、Wnt3aにより刺激した細胞、カゼインキナーゼ1（CK1）を過剰発現した細胞、Wnt共受容体である低比重リポタンパク受容体関連タンパク質6（LRP6）の恒常的活性型変異体を過剰発現した細胞では、Wntレポーターの活性が高まった。しかし、恒常的活性型β-カテニンを発現した細胞では、Huwe1のノックダウンによるレポーター遺伝子発現への影響は認められず、Huwe1は、β-カテニンの上流かつCK1およびLRP6の下流で、Wntシグナル伝達を阻害することが示唆された。Huwe1は、Wnt3aおよびCK1ε依存的に、細胞質内のWnt経路構成成分Dishevelled（Dvl）と結合し、ユビキチン化した。質量分析によって、Huwe1は、DvlのK63結合型ポリユビキチン化を促進するが、K48結合型ポリユビキチン化は促進しないことが示された。DvlのDIXドメインがHuwe1によりユビキチン化されると、Dvlが分解の標的となるのではなく、Dvlの機能に必要な多量体化が阻害された。われわれの結果から、Huwe1は、Wnt/β-カテニン経路における進化的に保存された負のフィードバックループの一部であることが示唆される。

R. E. A. de Groot, R. S. Ganji, O. Bernatik, B. Lloyd-Lewis, K. Seipel, K. Šedová, Z. Zdráhal, V. M. Dhople, T. C. Dale, H. C. Korswagen, V. Bryja, Huwe1-Mediated Ubiquitylation of Dishevelled Defines a Negative Feedback Loop in the Wnt Signaling Pathway. Sci. Signal. 7, ra26 (2014).