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Wnt家族的信号分子广泛存在于生物体内。从腔肠动物到人类,它们负责形成所有生物体的基本形态。如果没有Wnt信号家族,我们的身体就不会有上下前后之分。此外,Wnt信号控制着许多其他在体内的发展过程。另一方面,过度活跃的Wnt信号会促进癌变。
Wnt信号通路与细胞表面受体结合,通过细胞内一个高度复杂的级联蛋白质的相互作用完成它的“经典”功能。在这种细胞内信号转导通路的末端,细胞核内的特定基因被读取(转录)——已知Wnt信号刺激了转录过程。
“我们一直在问自己,如果没有基因被转录或激活Wnt信号是否还可以控制体内功能,”Christof Niehrs说,德国癌症研究中心研究部门的负责人,也是美因兹分子生物学研究所的负责人,后者是由勃林格殷格翰公司基金提供支持。
Niehrs和同事最近发现的第一个迹象表明,Wnt信号——不考虑其对转录的影响——保护蛋白不被降解。因此,细胞大小可以生长并为细胞分裂做好准备。然而,研究人员也承认,进行Wnt信号与转录无关的功能的可靠检测非常困难,因为信号分子对基因活性的影响过强且具有多样性。
为了解决这个问题,科学家发现可以将男性精子细胞作为一个理想的研究对象。精子缺乏转录所需要的基本生物学条件,也就是说,精子中不含转录基因。这意味着,如果Wnt真的对男性性细胞有影响的话,就不得不依赖一种不同的机制。
精子在通过附睾的过程中不断发育成熟从而获得向前运动使卵子受精的能力。在小鼠中,来自Niehrs研究小组的Stefan Koch和Sergio Acebron acebron现在已经能够确定在这一成熟过程背后的神秘因素。
由附睾细胞释放的Wnt负责精子的基本运动以及这些细胞中蛋白质性质的重要变化。当精子细胞内的信号沿着正常的、已知Wnt信号控制站运行,它最终会影响不同的靶分子。雄性小鼠的细胞如果缺乏一种新发现的经典Wnt信号通路的关键激活物,将导致其不育、精子畸形且不能游动。
“通过我们的研究结果,可以同时解决两个问题,”Niehrs说。“首先,我们清楚地表明,经典Wnt信号调控机体功能无需刺激转录过程。现在我们知道了协同完成精子成熟程序的关键因素。”
Koch对其几乎是意料之外的相关医学研究成果感到特别高兴:“Wnt显然对男性生育能力具有实质性的影响。能够阻断或激活Wnt信号通路的药物已经在临床试验中进行其他应用的测试。它们也可能能够有效地治疗生育障碍或用于避孕。”