Установлена связь между каноническим и неканоническим Wnt-сигналингом в клетках кишечника мыши

Функции стволовых клеток кишечника регулируются через Wnt-сигналинг. При повреждениях этот сигнальный путь активируется, однако чрезмерная его активация может приводить к образованию опухолей. До сих пор было неясно, с помощью каких механизмов стволовые клетки кишечника справляются с происходящими время от времени повышениями активности Wnt-сигналинга. Ученые из США, основываясь на литературных данных, предположили, что в каскаде Wnt участвует опухолевый супрессор DLG1, который регулирует полярность клеток.

Сперва в экспериментах на мышах авторы показали, что потеря экспрессии гена Dlg1 не влияет на полярность клеток, целостность кишечного эпителия и его способности к обновлению. У трансгенных мышей без экспрессии Dlg1 не изменялась морфология ткани кишечника, а в клетках не нарушалась локализация мембранных белков.

При индукции канонического Wnt-каскада с помощью фармакологического агента или вируса у мышей с выключенным Dlg1 наблюдалась гибель стволовых клеток в криптах кишечника. Эффект подтвердился в экспериментах на органоидах кишечника in vitro: при добавлении активатора пути Wnt, WNT3a, в среду клетки кишечника без Dlg1, не могли образовывать сфероиды и претерпевали апоптоз, чего не происходило с контрольными клетками. Таким образом, Dlg1 необходим для пролиферации клеток кишечника в ответ на Wnt-сигналинг.

Затем исследователи выяснили, как на молекулярном уровне выключение Dlg1 связано с апоптозом стволовых клеток. Они сравнили транскриптомы клеток кишечника дикого типа с клетками, не экспрессирующими Dlg1. К удивлению ученых, у двух групп клеток значимо различалась экспрессия единственного гена — Arhgap31. Продукт этого гена регулирует активность белка CDC42, который является одним из эффекторов неканонического Wnt-пути. Органоиды кишечника, в клетках которых была подавлена экспрессия Arhgap31, под действием WNT3a не формировали сфероиды и претерпевали апоптоз, несмотря на экспрессию Dlg1. Авторы пришли к выводу, что DLG1 регулирует экспрессию Arhgap31 при высокой активности Wnt-сигналинга.

Интересно отметить, что подавление экспрессии Dlg1 приводило к запуску неканонического Wnt-пути, что сопровождалось накоплением большого количества активированных форм CDC42 в клетках кишечника. Более того, активация CDC42 в стволовых клетках сопровождалась снижением их способности к пролиферации и миграции.

Таким образом, ученые показали, что канонический и неканонический Wnt-пути связаны через взаимодействие DLG1-ARHGAP31-CDC42, которое является ключевым при определении клеточной судьбы: пролиферировать или уйти в апоптоз.

Количество стволовых клеток в кишечнике зависит от их способности перемещаться