Molecular mechanisms and components controlling the Wnt signaling pathway output

Abstract

Beyond its essential roles in embryonic development, the Wnt-mediated signal transduction cascade is critically implicated in homeostasis of adult tissues. In the gastrointestinal epithelium, the threshold of active Wnt signaling is kept in a physiological range by a spectrum of regulatory networks and loops, thereby balancing the opposing processes of cell fate determination, proliferation and stem cell self-renewal. Furthermore, compelling evidence undoubtedly link an aberrant Wnt activity to the onset of bowel cancer. Understanding the principle causes and effects secondary to excessive Wnt signaling can provide valuable insights into the pathology of the malignant transformation of the colorectum. The proposed thesis attempts to focus on novel modes of the Wnt pathway modulation; both general and context-specific nuances of the Wnt level adjustment are thereby delineated. The results are presented in three distinct research publications and one review article. The first study examines the contribution of the distinct post-translational modifications, which the Wnt proteins undergo, to their proper processing, secretion and signaling activity. First, we investigated the sequential order and mutual interdependence of cysteine and serine-linked fatty acylation and N-linked glycosylation of murine...

Souhrn Signální dráha spouštěná proteiny Wnt se významně podílí na kontrole procesů zárodečného vývoje. V dospělém organismu pak tato kaskáda řídí zejména homeostázu tkání. Ve výstelce trávicího traktu udržují fyziologickou hladinu signalizace Wnt různé regulační děje, které zároveň vyvažují protichůdné procesy proliferace, sebeobnovy kmenových buněk či jejich diferenciace do jednotlivých buněčných střevních linií. Bylo jednoznačně prokázáno, že nekontrolovaná aktivace kaskády Wnt vede k vývinu rakoviny trávicího traktu. Předkládaná práce se zaměřuje na popis nových způsobů regulace dráhy Wnt, týkajících se nejen všeobecně platných aspektů přenosu signálu Wnt, ale i kontextově specifických mechanismů. Výsledky jsou předloženy ve třech výzkumných publikacích a dále v jednom přehledovém článku. První článek se věnuje účasti posttranslačních modifikací proteinů Wnt na jejich správném průchodu buněčnou sekreční drahou a také jejich vlivu na následnou signální aktivitu ligandů Wnt. Nejprve byla podrobně studována časová posloupnost a vzájemná provázanost procesů, které jsou spojeny s přídavkem mastných kyselin na postranní řetězce cysteinových a serinových zbytků v myších proteinech Wnt1 a Wnt3a. Tento výzkum se také současně zabýval vazbou cukerných komplexů, které jsou kovalentně připojovány k molekulám...