（生物化学与分子生物学专业论文）axin1与axin2激活jnk的分子机制.pdf

摘要 摘要 a x i n 是一种抑癌基因，在胚胎发育过程中控制体轴的形成。a x i n 是一种多 功能的构架蛋白，在许多重要的信号传导途径中扮演着重要的角色：在w r i t 信 号通路中，a x i n 作为负调控因子与a p c ( a d e n o m a t o u sp o l y p o s i sc o l i ) ，g s k - 3 3 ( g l y c o g e ns y n t h a s ek i n a s e 一3 1 3 ) ，1 3 - c a t e n i n 形成蛋白复合体下调l y - c a t e n i n 的水平； 在j n k 信号通路中，a x i n 与m e k k i 或m e k k 4 相互结合，激活j n k ，诱导细 胞凋亡；在t g f p 信号通路中，a x i n 通过与s m a d 3 调节t g f p 的转录活性；在 p 5 3 信号通路中，a x i n 与p 5 3 ，h i p k 2 ( h o m e o d o m a i n i n t e r a c t i n gp r o t e i nk i n a s e 2 ) 形成三聚体复合物，调节p 5 3 的转录活性。这些信号途径对细胞的各种生理过程 如细胞的生长，增殖，分化，癌变，凋亡及细胞周期起着重要的调控作用。 目前我们对a x i n 与j n k 的三级激酶m e k k l 或m e k k 4 形成复合物继而 激活j n k 的分子机制有了清楚的认识，但对a x i n 与j n k 的二级激酶m k k 4 和 m k k 7 的关系还不清楚。因此，本论文采用生物化学，分子生物学和细胞生物学 的方法对a x i n 与j n k 的二级激酶m k k 4 和m k k 7 的关系进行研究和阐述，进 一步揭示a x i n 激活j n k 的完整分子机制。本论文发现：( 1 ) a x i n 不能与m k k 4 和m k k 7 直接相瓦结合。( 2 ) 在2 9 3 t 细胞中采用r n a 干扰的方法特异性地分 别抑制m k k 4 和m k k 7 表达后，a x i n 激活j n k 的程度有明显的差异。当m k k 4 和m k k 7 的表达同时被抑制，a x i n 基本不激活j n k 。而在m k k 7 的表达被抑制 时，a x i n 对j n k 的激活程度明显小于当m k k 4 的表达被抑制时。也就是说， a x i n 需要m k k 4 和m k k 7 对j n k 最大程度的激活，但m k k 7 在这一过程中起 关键作用。( 3 ) 利用鼠胚胎成纤维野生型细胞、缺失m k k 4 基因的鼠胚胎成纤 维细胞和缺失m k k 4 和m k k 7 基因的鼠胚胎成纤维细胞证明了a x i n 在激活j n k 的过程中对m k k 7 具有强烈的依赖性。( 4 ) 在上述野生型和基因敲除型细胞中， 我们对比了a x i n 与d i s h e v e l l e d ，l m p 1 及山梨醇( s o r b i t 0 1 ) 激活j n k 的程度， 进一步证实了m k k 7 在a x i n 激活j n k 过程中的重要性。( 5 ) 采用荧光染色技 术，对a x i n 诱导上述细胞凋亡率的统计，证明a x i n 主要通过m k k 7 来激活j n k 而诱导细胞凋亡。 本论文还对a x i n 2 激活j n k 的分子机制进行了初步的研究和阐述。a x i n 2 与a x i n ( a x i n l ) 具有较强的同源性，在生物学功能上也类似。本论文发现：a x i n 2 摘要 能较强程度地激活i n k ；a x i n 2 也能与m e k k l 及m e k k 4 直接相互结合；m e k k i 和m e k k 4 的显性负作用突变体能有效地抑制a x i n 2 对j n k 的激活：通过对 m e k k i 在a x i n 2 上激活区域的初步定位，发现m e k k i 在a x i n 2 上的结合区域 在c 末端，不同于a x i n l ( 在n 末端) 。 综上所述，本论文发现a x i n 在激活j n k 的过程中，二级激酶m k k 7 起了 关键作用，完善了a x i n 活化n k 的分子机制，揭示了a x i n 激活j n k 的复杂性。 另外，本论文还就a x i n 2 激活j n k 的分子机理进行了初步探索，丰富了a x i n j n k 信号通路的相关知识，对充分认识a x i n 作为多功能构架蛋白在多种信号传导途 径中的整合作用及其生物学效应具有重要意义。 关键词：a x i n ；m k k 4 ；m k k 7 ；j n k ； 2 a b s t r a c t a b s t r a c t a x ni sat u m o rs u p p r e s s o rg e n e ，w h i c hp l a y sac r i t i c a lr o l ei nc o n t r o l l i n ga x i s f o r m a t i o nd u r i n ge m b r y o n i cd e v e l o p m e n t a x i ns e r v e sa sas c a f f o l dp r o t e i ni na tl e a s t f o u rd i f f e r e n ts i g n a l i n gp a t h w a y s ：w n t ，j n k ( c j u nn h 2t e r m i n a lm a p k ) ，t g f p ( t r a n s f o r m i n gg r o w t hf a c t o r p ) a n dp 5 3s i g n a l i n gp a t h w a y s i nt h ew n ts i g n a l i n g p a t h w a y , a x i nn e g a t i v e l yr e g u l a t e s1 3 - c a t e n i nb yf o r m i n gal a r g em u l t i m e r i cp r o t e i n c o m p l e xw i t ha p c ( a d e n o m a t o u sp o l y p o s i sc o l i ) ，g s k - 3 p ( g l y c o g e ns y n t h a s e k i n a s e - 3 l b ) ，i b c a t e n i n i nj n ks i g n a l i n g ，a x i na c t i v a t e sj n kb yd i r e c t l yb i n d i n gt o m e k k lo rm e k k 4 i nt g f bs i g n a l i n g ，a x i ne n h a n c e st h et r a n s c r i p t i o n a la c t i v i t yo f s m a d 3 i na d d i t i o n ，a x i nr e g u l a t e st h et r a n s c r i p t i o n a la c t i v i t yo fp 5 3b yf o r m i n ga p r o t e i nc o m p l e xw i t hp 5 3a n dh i p k 2 ( h o m e o d o m a i n - i n t e r a c t i n gp r o t e i nk i n a s e - 2 ) t h e s ed i f f e r e n ts i g n a l i n gp a t h w a y sc o n t r o las p e c t r u mo fc e l l u l a rp r o c e s s e s ，i n c l u d i n g c e l lp r o l i f e r a t i o n ，d i f f e r e n t i a t i o n ，t r a n s f o r m a t i o n ，a p o p t o s i s ，a n dc e l lc y c l ea r r e s t a x i ne m p l o y sd i f f e r e n tr e g i o n st ob i n dt om e k k io rm e k k 4t oa c t i v a t e 刷k b o t l lm e k kia n dm e 刚a r e 帐m a p kk i n a s ek i n a s e t h er e l a t i o nb e t w e e na x i n a n dj n km a p kk i n a s e s ( e g m k k 4a n dm k k 7 ) i su n c l e a r i nt h i ss t u d y , ih a v e s h o w e nt h a t ( 1 ) a x i nc a nn o tb i n dt om k k 4a n dm k k 7d i r e c t l y ( 2 ) i n2 9 3 tc e l l s ， k n o c k d o w no fm k k 4a n dm k k 7 b yu s i n gr n a i n t e r f e r e n c eh a sd i f f e r e n t i a le f f e c to n a x i n m e d i a t e dj n ka c t i v a t i o n a x i nr e q u i r e sb o t l lm k k 4a n dm k k 7f o rm a x i m u m a c t i v a t i o no fj n k d e p l e t i o no fm k k 7b yp s u p e r - d i r e c t e ds i r n ad r a m a t i c a l l y d i m i n i s h e sa c t i v a t i o no f i n kb ya x i n ，i n d i c a t i n gt h a tm k k 7c o n t r i b u t e sm o r et o a x i n - m e d i a t e dj n k a c t i v i t yt h a nm k k 4d o e s ( 3 ) ia l s of o u n dt h a ta x i nd e p e n d so n m k k 7i nm e f ( m u r i n ee m b r y o n i cf i b r o b l a s t ) w i l dt y p ec e l l s ，m e fm k k 4 叫。c e l l s a n dm e fm k k 4 7 乒c e l l s ( 4 ) i nm e fm k k 4 4c e l l s ，t h ee x t e n to fj n na c t i v a t i o n m e d i a t e db ya x i ni sg r e a t e rt h a nl m p l ( l a t e n tm e m b r a n ep r o t e i n1 ) ，s o r b i t o la n d d i s h e v e l l e d i no t h e rw o r d s ，m k k 7p l a y sak e yr o l ei na x i n - m e d i a t e dj n k a c t i v i t y ( 5 ) m k k 7c o n t r i b u t e sm o r et oa x i n - m e d i a t e dc e l ld e a t ht h r o u g ha c t i v a t i o no fj n k t h a nm 删d o e s u p o nc o m p l e t i o no ft h es t u d i e so nm k k 4a n dm k k 7 f u n c t i o ni nt h ea x i n j n k s i g n a l l i n gp a t h w a y , is t u d i e da n o t h e ra x i nf a m i l ym e m b e r , a x i n 2 a x i n 2h a ss i m i l a r b i o c h e m i c a la n dc e l lb i o l o g i c a lp r o p e r t i e st oa x i n i nt h i ss t u d y , a x i n 2a c t i v a t e sj n k a l s ob yf o r m i n gac o m p l e xw i t hm e k kio rm e k k 4 d o m i n a n tn e g a t i v em u t a n t so f m e k k lo rm e k k 4e f f e c t i v e l ya t t e n u a t ea x i n 2 一m e d i a t e dj n ka c t i v i t i o ns e p a r a t e l y d e s p i t et h ef a c tt h a ta x i n 2a n da x i ns h a r e4 5 a m i n oa c i di d e n t i t y , t h er e g i o no f 3 a b s t r a c t a x i n 2f o rb i n d i n gt om e k k ii sn o ts i m i l a rt oa x i n i nc o n c l u s i o n ，m ys t u d i e sh a v ee n r i c h e do u ru n d e r s t a n d i n go ft h em e c h a n i s mo f a x i n m e d i a t e d i n ka c t i v a t i o nw h i c hp r o v i d e si m p o r t a n tm o l e c u l a rb a s i sf o rt h e u l t i m a t eu n d e r s t a n d i n go ft h eb i o l o g i c a lf u n c t i o no f a x i n - m e d i a t e dj n ka c t i v a t i o n k e yw o r d s ：a x i n ；m k k 4 ；m k k 7 ；j n k 4 图表索弓 图表索引 图1 1 与a x i n 结合的各种蛋白及其在a x i n 上结合的区域1 0 图2 1p b l u e s c r i p ts k ( + ) 载体示意图2 4 图2 2p c m v 5 载体示意图2 5 图2 3p s u p e r 载体示意图2 5 图2 4p g e x 载体示意图2 6 图3 1a x i n l 不与m k k 4 和m k k 7 直接结合4 8 图3 2p s u p e r m l 能特异而有效地降低m k k 4 的表达4 9 图3 3p s u p e r - m k k 7 能特异而有效地降低m k k 7 的表达4 9 图3 4m l o “和m k k 7 都参与了a x i n l 激活j n k 5 0 图3 5m k k 4 和m k k 7 都参与了a x i n ld 1 9 激活跗k 5 l 图3 6m k k 4 和m l 张7 都参与了a x i n lm 8 激活州k 5 l 图3 7 在m e f 细胞中，h a a x i n l ，h a a x i n ld 1 9 和h a - a x i n i m 8 过量表达都 能激活j n k 5 2 图3 8 在m e fm k k4 - - 细胞中，h a a x i n l ，h a a x i n ld 1 9 和h a a x i n l m s 过量 表达仍然能较强地激活j n k 5 3 图3 9 在m e fm k k4 。细胞中，h a - a x i n l ，h a a x i n ld 1 9 和h a a x i n l m 8 过量表达不能引起j n k 的激活5 3 图3 1 0 在m e fm k k4 - - 细胞中，p s u p e r m k k 7 能大幅度削弱h a - a x i n l 激活 j n k ! ；。l 图3 1 l 在m e fm k k4 丁，。细胞中，a x i n l 通过m k k 7 来激活j n k 的程度比通 过m k k 4 激活j n k 的程度大5 5 图3 1 2a x i n l ，山梨醇和l m p 1 在m e f 细胞中激活j n k 的程度基本一 致5 6 图3 1 3 在m e fm k k 4 斗细胞中，a x i n l 激活j n k 的程度明显比山梨醇和l m p 1 强烈5 7 图3 1 4 在m e fm k k 4 一7 斗细胞中，h a - a x i n l ，山梨醇和l m p - 1 均不能激活 j n k 5 7 图3 1 5m k k 4 和m k k 7 都参与了d i s h e v e l l e d 激活j n k 5 8 图3 1 6d i s h e v e l l e d 在m e f 眦4 乒细胞中能中度激活j n k 5 9 图表索弓 图3 1 7d i s h e v e l l e d 在m e fm k k 4 7 壬细胞中不能激活j n k 5 9 图3 18d i s h e v e l l e d 通过m k k 4 和m k k 7 激活j n k 的程度基本一致6 0 图3 1 9 在h e k2 9 3 细胞中，p s u p e r - m k k 4 和p s u p e r - m k k 7 能不同程度地降 低a x i n l 诱导细胞凋亡6 l 图3 2 0 在m e f 细胞中，p s u p e r - m k k 4 和p s u p e r - m k k 7 能不同程度地降低 a x i n l 诱导细胞凋亡6 2 图3 2 l 在m e fm k k4 - - 细胞中，p s u p e r - m k k 7 能明显降低a x i n l 诱导细胞凋 亡6 3 图3 2 2 在m e fm k k4 - i 矿细胞中，转入m k k 7 和a x i n l 诱导的细胞凋亡率明 显高于转入m k k 4 和a x i n l 诱导的细胞凋亡6 4 图3 2 3a x i n l 主要通过m l 7 激活州k 6 6 图3 2 4 小鼠a x i n 2 与a x i n l 蛋白氨基酸序列比对分析图6 7 图3 2 5a x i r d 能较强激活k 6 8 图3 2 6a x i n 2 与m e k k i 和m e k k 4 能相互结合6 9 图3 2 7 在2 9 3 t 细胞中，显性负作用的c 末端m e k k l 抑制a x i n 2 激活j n k 7 0 图3 2 8 在2 9 3 t 细胞中，显性负作用的c 末端m e k k 4 抑制a x i n 2 激活j n k 7 0 图3 2 9a x i n 2 各缺失突变体与m e k k lc 末端的结合能力7 l 图3 3 0a x i n 2 各缺失突变体与m e k k 4c 末端的结合能力7 2 图3 3 1a x i n 2 各缺失突变体激活j n k 的情况7 3 缩略语及中英对照 缩写 a a a x i n a p c b s a c c d l c d n a c h o c 口 c k c o s c l 也b d i x d m e m d e p d ，) s h e g f e r k e sc e l l 缩略语及中英文对照 全称( 英文) a l n i n oa c i d a x i sf o r m a t i o ni n h i b i t o r a d e n o m a t o u sp o l y p o s i sc o l i b o v i n es e r u ma l b u m i n c o i l e d - c o i l d i x l c o m p l i m e n t a r yd e o x y l r i b o n u c l e i e a c i d c h i n e s eh a m s t e ro v a r y a l k a l i n ep h o s p h a t a s e ，c a l f i n f e s t i n a l c a s e i nk i n a s e c e r c o p i t h e c u sa e t h i o p s ( m o n k e y , a f r i c a ng r e e n ) c r e b i n d i n gp r o t e i n d i s h e v e l l e d a x i nh o m o l o g o u s d o m a i n d u l b e c c o sm o d i f i e do fe a g l e s m e d i u m d i s h e v e l l e d e g l 一10 p l e c k s t r i n d i s h e v e l l e d e p i d e r m a lg r o w t hf a c t o r e x t r a c e l l u l a rs i g n a l - r e g u l a t e d k i n a s e s e m b r y o n i cs t e mc e l l 全称( 中文) 氨基酸 体轴发育抑制因子 大肠息肉腺瘤 牛血清白蛋白 一种含有d i x 和c o i l - c o i l 结 构域的蛋白质 互补链脱氧核糖核酸 中国仓鼠卵巢癌 碱性磷酸酶( 牛小肠) 酪蛋白激酶 非洲绿猴细胞 c i 冱结合蛋白 d v l a x i n 同源结构域 细胞培养试剂 d v l 血小板白细胞c 激酶底 物 d i s h e v e l l e d 蛋白 表皮生长因子 细胞外信号调控激酶 胚胎干细胞 缩略语及中英对照 g a d d g c k g c k r g f p g s k h e k2 9 3c e l l h e k 2 9 3 t e e l l h i p k 2 h r p h t l i k k i l i r a k j r i p k l a n a l b l d l l e f 厂i f l m p 1 l r p m l 廿l b 脚k k k g r o w t ha r r e s ta n dd n a d a m a g e i n d u c e dp r o t e i n g e m a i n a lc e n t r ek i n a s e g c k - r e l a t e dp r o t e i n g r e e nf l u o r e s c e n c ep r o t e i n g l y c o g e ns y n t h a s ek i r m s e g u a n o s i n e5 - t r i p h o s p h a t e h u m a ne m b r y o n i c k i d n e y2 9 3c e l l h u m a n e m b r y o n i ck i d n e y2 9 3 t e e l l h o m e o d o m a i n i n t e r a c t i n gp r o t e i n k i n a s e 2 h o r s e r a d i s hp e r o x i d a s e h u m a ntc e l ll e u k a e m i av i r u s i k bk i n a s e i n t e r l e u k i n i ll r e c e p t o r - a s s o c i a t e dk i n a s e 心k i n t e r a c t i n gp r o t e i n c - j u nn h 2 t e r m i n a lk i n a s e l a t e n c y - a s s o c i a t e dn u c l e a ra n t i g e n i u r i ab e r t a n im e d i a l o w d e n s i t yl i p o p r o t e i n l y m p h o i de n h a n c ef a c t o r i c e l l f a c t o r l a t e n tm 锄b m ep r o t e i nl l d l r e c e p t o r = r e l a t e dp r o t e i n m i c r o t u b u l e - a s s o c i a t e dp r o t e i n1b m i t o g e n a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e k i n a s ek i n a s e 生长停滞和d n a 损伤诱导蛋 白 幼芽中心激酶 g c k 相关蛋白 绿色荧光蛋白 糖原合成酶激酶 鸟嘌呤三磷酸 人胚胎肾2 9 3 细胞 人胚胎肾2 9 3 t 细胞 同源域结合蛋白激酶2 辣根过氧化物酶 人t 细胞白血病病毒 i k b 激酶 白细胞介素 i l l 受体相关激酶 j n k 相互作用蛋白 c - j u n 氨基末端激酶 潜伏相关核抗原 细菌培养基 低密度脂蛋白 淋巴增强因子厂r 细胞因子 潜伏膜蛋白l l d l 受体相关蛋白 微管蛋白相关蛋白l b 丝裂原激活的蛋白激酶激酶 激酶 缩略语及中英对照 脚k k m l 廿k l ”1 b m c s m e fc e l l 【e k 匝k k m g s a g r o m i d m k k m k p m l k m p n e s k n f n i k p d z p l s p i n 1 p n k p p 2 a r g s i 斟a i s a p k s e k s u m o m i t o g e n - a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e k j n 笛e m i t o g e n a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e m i c r o t u b u l e - a s s o c i a t e dp r o t e i n1b m u l t i p l ec l o n i n gs i t e s m u r i n ee m b r y o n i cf i b r o b l a s tc e l l m a p k e r kk i n a s e m e kk i n a s e m e l a n o m ag r o w t hs t i m u l a t o r y a c t i v i t y fg r o w t h - r e g u l a t e d p r o t e i n m e k k li n t e r a c t i o nd o m a i n m a p kk i n a s e m a pk i n a s ep h o s p h a t a s e m i x e dl i n e a g ek i n a s e m e k p a r t n e r n i k l i k ee m b r y o - s p e c i f i ck i n a s e n e c l e a rf a c t o r n f r j 3 - i n d u c i n gk i n a s e p o s t s y n a p t i cd e n s i t yd o m a i n p r o t e i ni n h i b i t o ro fa c t i v a t e ds t a t p r o l y li s o m e r a 媳e1 p o l y n u c l e i ck i n a s e p r o t e i np h o s p h a t a s e2 a r e g u l a t o ro fg - p r o t e i ns i g n a l i n g r n ai n t e r f e r e n c e s t r e s s - a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e s a p k ，e r kk i n a s e s m a l lu b i q u i t i n r e l a t e dm o d i f i e r 丝裂原激活的蛋白激酶激酶 丝裂原激活的蛋白激酶 微管相关蛋白1 b 多克隆位点 鼠胚胎纤维原细胞 m a p k e r k 激酶 m e k 激酶 黑素瘤生长刺激活性生长相 关蛋白 m e k k l 结合结构域 m a p 激酶激酶 m a p k 激酶磷酸化酶 混合连接激酶 m e k 伴侣 类n i k 胚胎特异激酶 核因子 n f r 。b 诱导激酶 突触后密度相关结构域 活化s t a t 蛋白抑制因子 脯氨酰基异构酶1 多核苷酸激酶 蛋白磷酸酶2 a g 蛋白调控因子 r n a 干扰 应激活化蛋白激酶 s a p 矶r k 激酶 小泛素相关修饰子 缩略语及中英对照 t a k t c r t g f t n f t r a f t i c p u v 肛l m l v t g f - pa c t i v a t e dp r o t e i nl d n a s e tc e l lr e c e p t o r t r a n s f o r m i n gg r o w t hf a c t o r t u m o rn e c r o s i sf a c t o r t g f p 激活的蛋白激酶 t 细胞受体 转化生长因子 肿瘤坏死因子 咖。rn e c r o s i sf a c 。r 陀c 印协r - 肿瘤坏死因子受体相关因子 a s s o c i a t e df a c t o r t r a n s d u c i nr e p e a t - c o n t a i n i n g p r o t e i n u l t r a v i o l e t m i c r o l i t e r m i l l i l i t e r v o l t s l o o 包含转换素重复的蛋白 紫外线 微升 毫升 伏特 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利 和责任。 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦 门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸 质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允 许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于 l 、保密( ) ，在三年解密后适用本授权书。 2 、不保密( ) ( 请在以上相应括号内打“4 ) 作者签名：卸c 匆离 别程各卟鼋 日期：捌6 年7 月“日 日期： 。g 坼以日 前言 第一章前言 1 1a x i n ：一种在多个信号通路中起着调节作用的构架蛋白 1 1 1 概述 a x i n ( a x i sf o r m a t i o ni n h i b i t o r ) 即体轴发育抑制因子，在胚胎发育过程中 控制着体轴的形成【l 】，它的突变会导致显性胚胎的尾部卷曲和缩短，和隐性胚胎 致死效应，纯合子还会出现胚胎产生双向体轴，神经外胚层缺陷及泌尿系统缺陷 1 2 3 - 4 】。a x i n 自1 9 9 7 年被发现以来一直成为人们关注的焦点，通过对它的深入研 究人们发现：a x n 是一个重要的抑癌基因，a x i n 蛋白含有多个功能结构域，能 与多种蛋白质相互结合，参与多个重要信号传导系统中( 目前的研究表明a x i n 至少参与了四个信号传导途径：w n t ，j n k s a p k ，t g f p 和p 5 3 信号传导通路。) 的调控，从而对个体发育、细胞的生长与分化、增殖与凋亡以及癌变等过程起着 非常重要的作用。迄今，人们还发现了与a x i n 同源的蛋白，被称为c o n d u c t i n ( 又称a x i l 和a x i n 2 ) ，在牛物功能上有着与a x i n 相似和等同性【5 1 。为了以示区 别人们将a x i n 称为a x i n l ，而c o n d u c t i n 称为a x i n 2 。现将a x i n l 和a x i n 2 综述 如下。 1 1 2a x i n 的发现 在1 9 9 7 年报道，e c o n s t a n t i n i 及其同事克隆出小鼠f u s e d ( 而) 基因，为了 避免与果蝇( d r o s o p h i l a ) f u s e d 基因混淆，又因该基因与抑制体轴形成相关故 重新命名为a x i n ( a x i sf o r m a t i o ni _ n h i b i t o r ) 基因1 1 1 ，即a x i n l 基因。通过对a x i n l 基因的基因组结构分析，a x i n l 由1 0 个外显子组成，编码8 6 8 个氨基酸( a 型) 或8 3 2 个氨基酸( b 型) 两种异型体( 取决于m r n a 不同的剪接方式) 【。按其 e d n a 完整的阅读框编码9 5 6 或9 9 2 个氨基酸序列的蛋白，但实际上没有发现这 样长度的蛋白，而a x i n l 蛋白的起始编码位于原序列的第1 2 5 位甲硫氨酸 ( m e t - 1 2 5 ) 【l 】。通过对不同物种的蛋白序列比较分析，a x i n l 具有两个非常保守 的结构域：在n 末端与g 蛋白信号调节因子r g s ( r e g u l a t o ro fg p r o t e i n s i g n a l i n g ) 同源，这一区域是g 蛋白信号调控因子家族中高度保守的区域d 7 】， 所以称为r g s 结构域；在c 末端与a x i n 形成二聚体相关并与d i s h e v e l l e d 蛋白 同源称为d i x 结构域【g j 。 前言 a x i n l 广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物体内，通过不同的生物化学方法证 实了a x i n 基因在线虫，果蝇，从斑马鱼，爪蟾，鸡，小鼠，大鼠，人都非常保 守【1 , 9 , 1 0 , 1 1 1 。a x i n l 普遍表达于不同的组织，包括脑、胸腺、心脏、肺、肝、脾和 肾等等2 1 。人的a x i n l 蛋白序列与小鼠相比约8 7 的相似，其基因定位于第1 6 条染色体长臂上( 1 6 q 1 3 3 ) ，其编码区由1 0 个外显子组成，编码8 6 2 个氨基酸( a 型) 或8 2 6 个氨基酸( b 型) 两种异型体，其中b 型缺少第8 个外显子，编码3 6 个氨基斟1 3 1 。 1 9 9 8 年报道，b i r c h m e i e r 及其同事通过酵母双杂交( y e a s tt w o - b y b r i d s 0 1 e l l s ) 以b c a t e n i n 作为诱饵蛋白，在小鼠胚胎c d n a 文库中筛选出c o n d u c t i n 即a x i n 2 5 1 。小鼠a x i n 2 蛋白由8 4 0 个氨基酸组成，与小鼠a x i n l 相比较，a x i n 2 在整体氨基酸序列上有4 5 的相同性和5 8 的相似性【5 】。同年，k i k u c h i 及其 同事通过酵母双杂交以g s k 一3 p 为诱饵蛋白在大鼠脑c d n a 文库分离出a x i l 蛋 白，因其功能与a x i n l 相似，能抑制体轴形成，命名为a x i l ( a x i nl i k e ) 1 4 1 。a x i l 蛋白由8 3 8 个氨基酸组成，与大鼠a x i n l 相比较，具有4 4 的同源性。在这之 后将c o n d u c t i n 和a x i l 统称为a x i n 2 。a x i n 2 与a x i n l 一样具有n 末端的r g s 结构域和c 末端d i x 结构域。 目前还不清楚a x i n 2 是否象a x i n l 那样在各种动物物种普遍存在，但对人的 a x i n 2 有了比较充分的认识。人的a x i n 2 蛋白序列与小鼠相比约8 9 的同源，人 的a x i n 2 基因定位于第1 7 条染色体长臂上( 1 7 q 2 3 2 4 ) ，其c d n a 约2 5 k b 长，由 1 0 外显子组成，编码8 4 3 个氨基酸( a 型) 或7 7 8 个氨基酸( b 型) 两种异型体， 其中b 型缺少第6 个外显子，编码6 5 个氨基酸【1 5 , 1 6 】。 1 1 3a x i n l 与a x i n 2 相比较 从小鼠a x i n l 与a x i n 2 的基因和蛋白序列分析比较，发现a x i n l 与a x i n 2 有着非常相似之处。尽管a x i n 2 没有象a x i n l 那样被广泛深入地研究，不过大量 的研究表明a x i n l 与a x i n 2 在w n t 信号通路中执行着相同的功能：与a p c ， g s k - 3 p 和f l - c a t e n i n 形成蛋白复合体促进i b - c a t e n i n 的磷酸化及随后的降解【5 1 ，并 且二者在爪蟾胚胎发育过程中抑制双体轴的形成【i , 5 , 1 4 , 17 】。此外，a x i n 2 与a x i n l 都能与d i v e r s i n ，s m a d 3 和s m a d 7 相互结合【1 8 慨6 4 。最近有报道证实，小鼠胚胎 6 前言 发育过程a x i n 2 可以取代a x i n l 的功斛2 0 】。即使是这样，a x i n 2 相对a x i n l 并非 是多余的。首先，各个组织分布来看，a x i n l 在各个组织中均有分布，而a x i n 2 因组织特异性、胚胎发育阶段而表达不刚2 2 1 ，因此在小鼠胚胎中a x i n 2 不能弥补 a x i n l 的缺失可以简单解释为：并不是所有细胞都表达a x i n 2 2 0 1 。其次，有研究 表明a x i n 2 的转录能被、t 信号所上调【2 心3 1 ，而a x i n l 无明显变化，因此a x i n 2 可以被看作是对w n t 信号持续性的负反馈调节因子【2 2 - 2 5 1 。再次，人们已找到a x n 2 基因突变或缺失的表现型：人的a x m 2 基因突变的杂合体导致牙齿发育不全的家 族遗传病【2 q ；人们发现a x i n 2 基因被敲