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Déchiffrer le rôle de HUWE1 dans le signalement WNT

Un regard de plus près sur l'impact de HUWE1 sur la voie de signalisation WNT et le cancer.

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Le signalement WNT est un chemin biologique super important qui joue un rôle clé dans le développement, la croissance et la fonction des cellules. Dans le corps, ça aide les cellules à décider de ce qu'elles devraient devenir, comment elles devraient grandir et comment elles devraient s'organiser en tissus. Quand ça fonctionne bien, ce chemin contribue à un comportement cellulaire normal. Mais quand ça part en vrille, ça peut mener à des maladies, y compris le cancer.

Le Rôle de β-Catenine dans le Signalement WNT

Au cœur du signalement WNT, on trouve une protéine appelée β-catenine. Dans des conditions normales, les niveaux de β-catenine dans la cellule sont strictement contrôlés. Quand les signaux WNT sont absents, la β-catenine est décomposée par un groupe de protéines connues sous le nom de complexe de destruction. Ce complexe inclut plusieurs protéines importantes qui travaillent ensemble pour marquer la β-catenine pour sa dégradation, maintenant ses niveaux bas dans la cellule.

Quand les signaux WNT arrivent, ils se lient à des récepteurs spécifiques sur la surface de la cellule. Cette liaison provoque des changements à l'intérieur de la cellule, entraînant la stabilisation et l'accumulation de la β-catenine. Une fois qu'il y a suffisamment de β-catenine dans la cellule, elle peut entrer dans le noyau et travailler avec d'autres protéines pour activer des gènes essentiels à la croissance et au développement des cellules.

Mutations et Cancer

Des mutations dans les composants du chemin de signalement WNT peuvent entraîner une régulation incorrecte de la β-catenine. De telles mutations peuvent provoquer une croissance cellulaire incontrôlée, qui est un signe du cancer, en particulier dans le cancer colorectal. En comprenant comment fonctionne la β-catenine et le chemin WNT, les chercheurs cherchent de nouvelles façons de traiter les Cancers affectés par ces mutations.

L'Importance de HUWE1

Un acteur dans la régulation du signalement WNT est une protéine appelée HUWE1. HUWE1 est une enzyme qui ajoute de petites molécules appelées ubiquitines à d'autres protéines, les marquant pour la dégradation. Cette activité peut affecter les niveaux de protéines clés dans le chemin WNT, en particulier la β-catenine.

Des études récentes indiquent que HUWE1 renforce le signalement WNT, contrairement aux croyances précédentes selon lesquelles il pourrait l'inhiber. Le rôle de HUWE1 dans ce chemin ajoute une couche de complexité à notre compréhension du signalement WNT et ouvre de nouvelles pistes de recherche pour le traitement du cancer.

Mécanismes d'Action de HUWE1

Réguler les Niveaux de β-Catenine

HUWE1 aide à augmenter les niveaux de β-catenine en contrant les processus de dégradation régis par le complexe de destruction. Cet équilibre est crucial, car pour que le signalement WNT fonctionne correctement, il doit y avoir suffisamment de β-catenine disponible dans la cellule.

Le Rôle du Complexe de Destruction

Le complexe de destruction est composé de diverses protéines, y compris AXIN1, APC et GSK3. HUWE1 interagit avec ces protéines pour moduler leur activité. En agissant ainsi, HUWE1 peut influencer comment la β-catenine est régulée, ce qui affecte à son tour le signalement WNT.

Mécanismes Dépendants de HUWE1

Les chercheurs ont identifié au moins deux façons dont HUWE1 promeut le signalement WNT :

  1. Contrecarrer la Dégradation : En réduisant l'activité du complexe de destruction, HUWE1 aide à prévenir la décomposition de la β-catenine.
  2. Autres Rôles Régulateurs : En plus de réguler la dégradation, HUWE1 peut également influencer comment la β-catenine interagit avec d'autres protéines ou sa localisation dans la cellule.

Exploration des Cribles Génétiques pour Comprendre le Signalement WNT

Les scientifiques utilisent des techniques de criblage génétique avancées pour découvrir plus sur les rôles régulateurs de protéines comme HUWE1 dans le signalement WNT. En créant des lignées cellulaires humaines avec des mutations spécifiques, les chercheurs peuvent observer comment les changements dans différents composants affectent le chemin.

Cribles Génétiques Avancés

Les cribles génétiques avancés impliquent de muter aléatoirement des gènes et d'observer les changements résultants dans l'activité du signalement WNT. Ces expériences ont mis en évidence divers régulateurs de ce chemin, y compris HUWE1.

Utilisation de Cellules Haploïdes

Un type de cellule humaine appelé cellules haploïdes n'a qu'une seule copie de chaque gène, ce qui facilite l'étude des effets des mutations. En utilisant des cellules haploïdes, les chercheurs peuvent identifier comment des changements spécifiques de gènes impactent le signalement WNT et découvrir de nouveaux composants impliqués dans la régulation de ce chemin.

Implications pour le Traitement du Cancer

Comprendre comment HUWE1 renforce le signalement WNT offre des aperçus précieux pour développer des thérapies contre le cancer. Étant donné que de nombreuses tumeurs ont des mutations dans le chemin WNT, cibler l'interaction de HUWE1 pourrait offrir un moyen de stabiliser ou de réduire le signalement WNT si nécessaire.

Cibler HUWE1 dans le Cancer

Bien qu'il puisse sembler raisonnable d'inhiber HUWE1 pour contrôler les niveaux de β-catenine dans le cancer, faire cela pourrait avoir des effets indésirables. Comme HUWE1 régule également d'autres fonctions cellulaires importantes, le bloquer complètement pourrait ne pas être efficace ou sûr.

Au lieu de cela, les chercheurs se concentrent sur l'identification de substrats spécifiques de HUWE1 qui sont impliqués dans le signalement WNT. Si ces cibles peuvent être isolées, elles pourraient offrir de nouvelles opportunités thérapeutiques sans perturber la fonction entière de HUWE1.

Conclusion

À travers l'étude de HUWE1 et son impact sur le signalement WNT, les scientifiques découvrent de nouvelles couches dans ce chemin complexe. Les rôles des différentes protéines, comme le complexe de destruction et la β-catenine, interagissent de manière vitale pour le bon fonctionnement cellulaire. À mesure que la recherche progresse, l'objectif est de traduire ces découvertes en traitements efficaces pour les cancers influencés par les mutations dans le chemin WNT.

En explorant davantage comment HUWE1 et ses interactions peuvent être manipulées, il y a un potentiel pour développer des thérapies contre le cancer plus précises qui ciblent spécifiquement les mécanismes du signalement WNT sans effets répandus sur les processus cellulaires normaux. Le travail en cours dans ce domaine offre des promesses pour améliorer notre compréhension de la biologie du cancer et améliorer les résultats des traitements pour les patients.

Source originale

Titre: The ubiquitin ligase HUWE1 enhances WNT signaling by antagonizing destruction complex-mediated β-catenin degradation and through a mechanism independent of β-catenin stability

Résumé: WNT/{beta}-catenin signaling is mediated by the transcriptional coactivator {beta}-catenin (CTNNB1). CTNNB1 abundance is regulated by phosphorylation and proteasomal degradation promoted by a destruction complex composed of the scaffold proteins APC and AXIN1 or AXIN2, and the kinases CSNK1A1 and GSK3A or GSK3B. Loss of CSNK1A1 increases CTNNB1 abundance, resulting in hyperactive WNT signaling. Previously, we demonstrated that the HECT domain ubiquitin ligase HUWE1 is necessary for hyperactive WNT signaling in HAP1 haploid human cells lacking CSNK1A1. Here, we investigate the mechanism underlying this requirement. In the absence of CSNK1A1, GSK3A/GSK3B still phosphorylated a fraction of CTNNB1, promoting its degradation. HUWE1 loss enhanced GSK3A/GSK3B-dependent CTNNB1 phosphorylation, further reducing CTNNB1 abundance. However, the reduction in CTNNB1 caused by HUWE1 loss was disproportionately smaller than the reduction in WNT target gene transcription. To test if the reduction in WNT signaling resulted from reduced CTNNB1 abundance alone, we engineered the endogenous CTNNB1 locus in HAP1 cells to encode a CTNNB1 variant insensitive to destruction complex-mediated phosphorylation and degradation. HUWE1 loss in these cells reduced WNT signaling with no change in CTNNB1 abundance. Genetic interaction and overexpression analyses revealed that the effects of HUWE1 on WNT signaling were not only mediated by GSK3A/GSK3B, but also by APC and AXIN1. Regulation of WNT signaling by HUWE1 required its ubiquitin ligase activity. These results suggest that in cells lacking CSNK1A1, a destruction complex containing APC, AXIN1 and GSK3A/GSK3B downregulates WNT signaling by phosphorylating and targeting CTNNB1 for degradation. HUWE1 enhances WNT signaling by antagonizing this activity. Therefore, HUWE1 enhances WNT/CTNNB1 signaling through two mechanisms, one that regulates CTNNB1 abundance and another that is independent of CTNNB1 stability. Coordinated regulation of CTNNB1 abundance and an independent signaling step by HUWE1 would be an efficient way to control WNT signaling output, enabling sensitive and robust activation of the pathway. Author SummaryThe WNT pathway is a conserved signaling system with diverse functions in embryonic development and adult tissue homeostasis. Dysregulation of WNT signaling drives many types of cancer. Over four decades of research have revealed a great deal about how the core components of the WNT pathway regulate signaling, but much less is known about additional regulatory layers superimposed on the core signaling module. In this study we present an example of such regulation by the ubiquitin ligase HUWE1. Phosphorylation of the transcriptional co-activator {beta}-catenin by a protein complex called the destruction complex targets {beta}-catenin for degradation. This is considered the main regulated step in WNT signaling. We demonstrate that HUWE1 enhances WNT signaling through two distinct mechanisms. First, HUWE1 antagonizes the phosphorylation and degradation of {beta}-catenin by the destruction complex. Second, HUWE1 enhances WNT signaling through a mechanism independent from control of {beta}-catenin stability. The effects of HUWE1 on WNT signaling require its ubiquitin ligase activity, suggesting there is a HUWE1 substrate awaiting discovery. Our work therefore reveals a new role for HUWE1 controlling the main regulated step in WNT signaling - {beta}-catenin phosphorylation by the destruction complex - and most likely a downstream mechanism.

Auteurs: Andres M Lebensohn, J. K. McKenna, Y. Wu, P. Sonkusre, R. Chari

Dernière mise à jour: 2024-03-17 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.02.578552

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.02.578552.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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