WNT7A/B通过GPR124-RECK-LRP5/6共受体复合物激活脑内皮细胞β-连环蛋白信号通路的分子机制

为解决WNT7信号通路在脑内皮细胞中的受体组装机制问题，研究人员通过CRISPR/Cas9基因编辑、生化分析和细胞实验，首次揭示WNT7A/B通过形成GPR124-RECK-LRP5/6共受体复合物激活β-catenin信号，该复合物可独立于FZD发挥作用，为血脑屏障发育和维持提供新靶点。

　　

在神经系统发育和血脑屏障(BBB)形成过程中，WNT/β-catenin信号通路发挥着核心调控作用。其中，由神经细胞分泌的WNT7A和WNT7B作为关键配体，通过激活脑内皮细胞的β-catenin信号，指导脑血管生成并维持BBB完整性。然而，这一过程的分子机制长期存在争议——尽管已知需要GPR124、RECK、FZD和LRP5/6等多种受体参与，但这些受体如何协同组装成功能性信号复合物仍不清楚。更令人困惑的是，小鼠实验显示敲除FZD家族基因不会重现GPR124或RECK敲除的脑血管表型，暗示可能存在非经典的信号传递机制。

为破解这一谜题，Robin Heiden等人在《Journal of Biological Chemistry》发表的研究中，采用多学科交叉策略系统解析了WNT7信号通路的受体组装机制。研究团队首先利用CRISPR/Cas9技术构建了系列基因敲除的脑内皮细胞系，通过报告基因检测和磷酸化分析发现：完全敲除FZD家族基因后，细胞仍保留25%的WNT7信号响应能力；而敲除所有Dishevelled(DVL)基因后，50%的信号活性得以保留。与此形成鲜明对比的是，GPR124、RECK或LRP5/6的缺失则完全阻断了WNT7信号传导。这些意外发现提示，WNT7信号可能存在FZD非依赖的传递路径。

通过创新的原位交联联合质谱技术，研究人员首次在生理条件下捕获到WNT7A诱导的GPR124-RECK-LRP5/6四元复合物，而FZD家族成员 conspicuously缺席。特别值得注意的是，在GPR124缺失细胞中，虽然仍能形成RECK-WNT7A-LRP5/6三元核心复合物，但该复合物丧失了信号传导能力。进一步的机制研究表明，二聚化的GPR124胞外域或抗RECK抗体可通过诱导受体簇集，部分恢复GPR124缺陷细胞的信号传导，揭示GPR124的实质功能是促进共受体复合物的高阶组装。

这项研究的关键技术路线包括：1) 建立WNT7特异性响应报告系统；2) 采用CRISPR/Cas9构建系列受体基因敲除的脑内皮细胞模型；3) 开发生物素化RECK(bRECK)标记系统结合质谱分析受体互作网络；4) 通过磷酸化检测和抗体簇集实验验证信号激活机制。

主要研究结果可归纳为：

1. 1.

   WNT7受体需求分析：发现FZD敲除保留25%信号活性，而GPR124/RECK/LRP5/6敲除完全阻断信号，提示存在FZD非依赖通路。

2. 2.

   LRP6/DVL2磷酸化特征：WNT7A与WNT3A均诱导LRP6磷酸化，但仅WNT3A触发DVL2磷酸化，证实信号传导差异。

3. 3.

   DVL功能解析：DVL1-3敲除保留50% WNT7信号，显示其对通路非必需。

4. 4.

   共受体复合物鉴定：质谱捕获GPR124-RECK-WNT7A-LRP5/6复合物，未见FZD成员。

5. 5.

   簇集激活机制：二聚化GPR124胞外域或抗体诱导的RECK簇集可部分补偿GPR124缺失。

在讨论部分，作者提出"双通路协同"模型：在脑内皮细胞中，WNT7信号通过1) 核心的GPR124-RECK-LRP5/6复合物实现FZD非依赖的LRP5/6激活；2) 经典的FZD-DVL通路放大信号响应。这一发现不仅解决了领域内关于受体组装机制的长期争议，更为靶向WNT7信号治疗脑血管疾病提供了新思路——特别是针对GPR124-RECK-LRP5/6复合物的调控可能成为维持BBB功能或促进血管再生的精准干预靶点。研究揭示的受体簇集激活机制，也为理解其他复杂受体系统的信号转导提供了范式参考。