今天跟大家分享一篇发表在PNAS杂志上的文章，题目为“Proteomic analysis identifies the E3 ubiquitin ligase Pdzrn3 as a regulatory target of Wnt5a-Ror signaling”。文章的通讯作者是加州大学戴维斯分校的Hsin-Yi Henry Ho教授和哈佛医学院的Michael Eldon Greenberg教授，前者课题组的主要研究兴趣是Wnt5a-Ror通路在发育过程中的调节机制，后者的主要研究兴趣是突触发育和神经回路相关的复杂活动调节基因的表达。
Wnt5a-Ror是一个非常保守的信号通路，在脊椎动物的形态发育过程中起着重要的调节作用。经典的Wnt通路是通过β-catenin作为转录激活辅因子来调节靶基因的转录，从而影响细胞的命运，这部分机制相对来说比较明确。除此之外，非经典的Wnt通路可以用一种β-catenin非依赖的方式来对组织形态发育进行调控，这部分的机制相对来说研究较少。本文中，作者通过建立一个时间依赖的Wnt5a表达模型来研究Wnt5a调控的生理过程：首先作者构建了Wnt5a敲除的小鼠，然后在小鼠早期胚胎的成纤维细胞中转入外源的Wnt5a，在时间维度上（0h，1h，6h）利用蛋白质组学策略对细胞的全蛋白质组和磷酸化蛋白质组进行全局的鉴定。通过组学的筛选，作者发现泛素E3连接酶 Pdzrn3的表达水平和磷酸化水平都表现出明显的扰动，Pdzrn3在全蛋白组水平上表现出时间依赖性的下调，其磷酸化位点则分为两组：第一组呈现时间依赖性的下调；第二组则是呈现上调的趋势。
作者利用小分子抑制剂来抑制泛素蛋白酶体系统（UPS）系统的活性，发现UPS失活之后Pdzrn3不会出现Wnt5a依赖性的下调，这说明pdzrn3的下调是通过蛋白酶体降解实现的。作者利用Wnt/β-catenin通路的小分子抑制剂对细胞进行处理之后Pdzrn3没有明显的表达变化，说明pdzrn3的降解不依赖于Wnt/β-catenin通路。作者将检测到的磷酸化位点进行突变，发现LNX5H结构域上的磷酸化位点突变之后Pdzrn3降解受阻，因此得出该结构域上的磷酸化与Pdzrn3的降解存在密切联系。同时作者发现磷酸化位点突变之后细胞的迁移能力明显高于野生型，说明抑制pdzrn3的磷酸化可能会增强细胞的迁移能力。
Pdzrn3是LNX家族的E3连接酶，该家族中的大多数成员都具有一个N端的RING结构域，1-4个PDZ结构域与和C端的LNX3H结构域。作者发现与Pdzrn3结构相似的lnx4也可以通过Wnt5a调控实现磷酸化依赖性的降解，但是Lnx5却不可以。因为lnx5 缺少N端的RING 结构域，因此作者提出猜想：该磷酸化依赖的降解能力可能与N端的RING结构域有关。结合前人的研究成果，作者提出了一个猜想模型：没有磷酸化修饰的状态下Pdzrn3呈现紧闭的空间结构，但是当C端发生磷酸化之后Pdzrn3则会呈现比较开放的空间结构，进而其E3活性被激活，介导底物和其自身N端RING结构域的泛素化。
作者经过推测给出了Wnt5a通过调节Pdzrn3磷酸化依赖降解实现调控细胞迁移的通路模型，进一步明确了Wnt5a调节细胞迁移的分子机制。除了生物学上的发现之外，作者还建立了基于流式细胞技术的pdzrn3信号检测平台，为后续的Pdzrn3功能研究提供技术支持。
本文作者：XWD
责任编辑：LYP
文章链接：https://www.pnas.org/content/118/25/e2104944118
文章引用：DOI：doi.org/10.1073/pnas.2104944118
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