Dact1通过诱导Dishevelled寡聚化促进结合伴侣转换和信号体形成以调控脊椎动物集中延伸运动

编辑推荐：为解决脊椎动物集中延伸(CE)过程中非经典Wnt信号通路的调控机制问题，美国阿拉巴马大学伯明翰分校Jianbo Wang团队发现Dact1通过促进Dishevelled(Dvl)寡聚化，使其从Vangl2解离并与Frizzled(Fz)形成信号体样簇，从而激活非经典Wnt/PCP通路。该研究揭示了Dact1-Dvl-Vangl2-Fz分子网络调控CE的新机制，为理解神经管闭合缺陷等先天性疾病提供新视角。

　　

在胚胎发育过程中，集中延伸(Convergent Extension, CE)是一种保守的形态发生引擎，通过定向细胞重排驱动组织极化延伸。脊椎动物的CE由非经典Wnt配体通过平面细胞极性(Planar Cell Polarity, PCP)通路核心蛋白调控，包括Dishevelled(Dvl)、Frizzled(Fz)和Van gogh-like(Vangl)等。尽管PCP通路在果蝇和脊椎动物中高度保守，但将其用于CE调控被认为是脊椎动物特有的适应性进化，其中可能涉及新的调控因子。这项由美国阿拉巴马大学伯明翰分校Jianbo Wang团队开展的研究，聚焦于脊索动物特异性蛋白Dact1在CE中的分子机制，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究团队采用Xenopus胚胎模型，结合动物帽外植体实验、共聚焦显微成像、免疫共沉淀等技术，系统研究了Dact1调控Dvl2寡聚化及其在非经典Wnt信号激活中的作用。通过构建系列Dvl2和Dact1结构域突变体，结合功能拯救实验，揭示了Dact1通过多价相互作用促进Dvl2寡聚化的分子机制。

研究结果显示：

1. Dact1与Dvl2协同作用并拮抗Vangl2调控CE
   通过胚胎显微注射和形态学分析发现，Dact1过表达或敲低均会破坏CE。功能互作实验表明Dact1与Dvl2具有协同效应，而与Vangl2存在遗传拮抗，这与小鼠遗传学研究结果一致。

2. Dact1通过DIX结构域介导的寡聚化使Dvl2脱离Vangl2
   动物帽实验和共定位分析显示，Vangl2能将Dvl2招募至质膜，而Dact1过表达诱导Dvl2形成不含Vangl2的 puncta结构。DIX结构域突变体Dvl2-M2M4和Dvl2-ΔDIX丧失寡聚化能力，无法被Dact1从Vangl2解离。免疫共沉淀证实Dact1通过促进Dvl2寡聚化减弱其与Vangl2结合。

3. Dact1促进Dvl2与Fz7在质膜上形成簇
   在Fz7存在时，Dact1诱导的Dvl2寡聚体仍保留在质膜上。Wnt11刺激可诱导Dvl2/Fz7形成膜斑块，而Dact1敲降显著抑制此过程。有趣的是，Dact1过表达能使DIX结构域突变体参与Wnt11诱导的斑块形成，提示Dact1通过PDZ结合增强Dvl寡聚化。

4. PDZ和DEP结构域决定Dvl2结合偏好性
   研究发现PDZ结构域介导Dvl2与Vangl2结合，而DEP结构域（特别是"DEP finger"）参与Fz相互作用。Dact1通过结合Dvl2的PDZ结构域并自身二聚化，形成"Dact1-Dvl2"高阶复合物，同时阻断PDZ-Vangl2相互作用而保留DEP-Fz结合，从而促进Dvl2向Fz的转换。

这项研究提出了Dact1调控非经典Wnt信号的双重作用模型：在静态状态下，Vangl2通过PDZ结构域将Dvl2锚定在质膜；当非经典Wnt信号激活时，Dact1通过诱导Dvl2寡聚化，使其脱离Vangl2抑制并与Fz形成信号体样簇，从而高效激活下游信号。该发现不仅阐明了脊椎动物CE特有的调控机制，也为理解神经管闭合缺陷等PCP相关疾病提供了分子基础。研究揭示的"Dact1-Dvl-Vangl2-Fz"分子网络，为开发干预PCP信号紊乱的新策略提供了潜在靶点。

特别值得注意的是，Dact1作为脊椎动物特有的"超级交联剂"，通过同时利用Dvl2的DIX、DEP和PDZ三个结构域促进其寡聚化，这种多价相互作用模式为理解信号转导中支架蛋白的调控提供了新范式。该研究将PCP蛋白动态调控与细胞形态发生直接联系起来，为发育生物学和疾病机制研究开辟了新视角。