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【编辑推荐】Wnt/β-catenin 通路异常激活与癌症密切相关，其中 GSK3 招募至 LRP6 的机制尚不明确。本研究通过核磁共振、免疫共沉淀及 CRISPR 技术，发现 Axin 与 GSK3 通过 LRP6 胞质尾 PPPSPxS 基序结合，AP2 衔接蛋白促进 LRP6 簇集以增强信号传导，为靶向 Wnt 通路干预肿瘤提供新方向。
Wnt 信号通路就像细胞间通讯的 “神秘信使”，在动物发育和成人组织干细胞更新中扮演关键角色，但其失调却会催生包括肠癌在内的多种癌症。其中，Wnt 信号传导的核心环节 —— 糖原合成酶激酶 3（GSK3）如何被招募至低密度脂蛋白受体相关蛋白 6（LRP6）一直是困扰科学家的谜题。揭开这一机制不仅能完善我们对正常细胞命运调控的理解，更有望为癌症治疗找到新靶点。
来自英国医学研究理事会分子生物学实验室（MRC Laboratory of Molecular Biology）的研究团队在《Nature Communications》发表论文，聚焦 Wnt 信号小体组装机制，通过多学科交叉研究，揭示了 Axin 蛋白构象灵活性和 AP2 网格蛋白衔接蛋白（AP2 clathrin adaptor）在其中的关键调控作用，为 Wnt 通路相关疾病的干预策略提供了重要理论依据。
研究主要采用核磁共振光谱（NMR spectroscopy）、免疫共沉淀（co-immunoprecipitation）、CRISPR 基因编辑技术，结合等温滴定量热法（ITC）和蛋白质晶体学等方法，系统分析了 LRP6、Axin 与 GSK3 的相互作用。实验使用了 HEK293T 细胞系及 CRISPR-engineered 突变细胞，通过 SuperTOP 荧光素酶报告基因检测 β-catenin 依赖的转录活性，验证信号传导功能。
研究结果
1. GSK3 与 Axin 在 LRP6 胞质尾的结合机制
通过核磁共振发现，GSK3 和 Axin 均结合于 LRP6 胞质尾靠近膜的 PPPSPxS 基序（尤其是基序 A 的 PPPSPAT 元件），两者结合位点重叠但亲和力差异显著：Axin 通过其 LRP6 互作区域（LIR）以微摩尔级亲和力结合，而 GSK3 单独结合力极弱（KD>100 μM）。CRISPR 突变实验证实，两者需形成复合物才能有效结合 LRP6，提示协同作用是信号小体组装的关键。
2. Ax12in 构象调控的磷酸化依赖机制
Axin 的 LIR 区域包含酸性富集的 LIRup 和带正电的 LIRα，两者通过磷酸化依赖的 “折返环”（foldback loop）抑制自身与 LRP6 结合。GSK3 介导的 LIRup 磷酸化（如 S317、S321）通过静电作用与 LIRα 的 RKR 基序结合，封闭 LIR 的 LRP6 结合界面。而 Wnt 刺激可逆转这一构象，解除抑制。
3. Ax34in 与 GSK3 的多叉互作及其功能
AlphaFold 预测及 NMR 显示，Axin 通过 LIRα、PRTxR 基序（含保守脯氨酸 P372）和 GSK3 互作螺旋（GIR）与 GSK3 形成多叉复合物。PRTxR 基序横跨 GSK3 催化口袋，其磷酸化（如 T374）可增强复合物稳定性，促进 GSK3 从 LRP6 脱离，可能参与信号终止。CRISPR 突变 P372A 导致 Wnt 信号过度激活，印证该互作的负调控作用。
4. AP562 衔接蛋白对 LRP6 簇集的关键作用
LRP6 胞质尾的串联 YxxY/F 基序（B 元件）与 AP2 衔接蛋白结合，介导其向网格蛋白包被结构（clathrin-coated structures）簇集。突变 YxxY 基序（如 YYYF>A）显著削弱 Wnt 信号传导，而外源插入 AP2 结合基序可恢复信号。BioID proximity-labeling 证实，AP2 簇集使 Axin-GSK3 复合物能同时结合相邻 LRP6 分子，通过 “反式协同” 克服低亲和力障碍。
研究结论与意78义
本研究首次系统揭示了 Wnt 信号小体组装的双重调控机制：一方面，Axin 通过构象动态变化（磷酸化依赖的折返环与多叉互作）精确控制 GSK3 的招募与脱离；另一方面，AP2 衔接蛋白介导的 LRP6 簇集通过空间 proximity 效应增强信号复合物的组装效率。这些发现不仅解答了 GSK3 如何被靶向至 LRP6 的核心问题，还揭示了网格蛋白相关结构在信号传导中的主动调控作用，修正了传统认为内吞仅为信号降解途径的观点。
值得关注的是，研究发现的 AP2-LRP6 互作及 Axin 构象调控节点，为开发新型 Wnt 通路抑制剂提供了多个潜在靶点。例如，设计能稳定 Axin 折返环的小分子，或干扰 AP2-LRP6 结合的多肽，有望特异性阻断异常激活的 Wnt 信号，为肠癌等恶性肿瘤的治疗开辟新路径。此外，研究中鉴定的激酶如 CK1γ、AAK1 等对 Axin 的磷酸化调控网络，也为理解 Wnt 信号的时间与空间特异性提供了新视角。
这项工作整合了结构生物学、细胞生物学与遗传学技术，展现了多维度研究在解析复杂信号通路中的优势，其结论不仅深化了对 Wnt 通路的基础认知，更具转化医学价值，为靶向干预 Wnt 异常相关疾病奠定了坚实基础。
