The Wnt 𝛽-catenin signaling pathway is a highly conserved mechanism that plays a critical role from embryonic development and adult stem cell homeostasis. However, dysregulation of the Wnt pathway has been implicated in various diseases, including cancer. Therefore, multiple layers of regulatory mechanisms tightly control the activation and suppression of the Wnt signal. The E3 ubiquitin ligases RNF43 and ZNRF3, which are known negative regulators of the Wnt pathway, are critical component of Wnt signaling regulation. These E3 ubiquitin ligases control Wnt signaling by targeting the Wnt receptor Frizzled to induce ubiquitination-mediated endo-lysosomal degradation, thus controlling the activation of the Wnt signaling pathway. We also discuss the regulatory mechanisms, interactors, and evolution of RNF43 and ZNRF3. This review article summarizes recent findings on RNF43 and ZNRF3 and their potential implications for the development of therapeutic strategies to target the Wnt signaling pathway in various diseases, including cancer.
Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계는 세포의 분화와 증식, 기관의 발생과 조절을 담당하는 중요한 세포내 신호전달체계이다. 발생과정에서 Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계의 작용이 지방세포로의 분화를 억제하고 조골세포와 신경세포로의 분화는 촉진한다는 많은 연구들이 보고되어 있으며, 현재 Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계의 조절을 통한 여러 질병의 치료와 예방에 대한 관심이 대두되고 있다. 본 연구에서는 세포를 기반으로 한 초고속 저분자 스크리닝 시스템을 이용하여 Wnt의 상승제인 silybin을 발굴하였다. silybin은 Wnt가 존재 않을 경우에는 ${\beta}$-catenin 단백질의 수준에 영향을 미치지 않지만 Wnt가 존재할 경우, mRNA 발현양의 변화 없이 세포질내의 ${\beta}$-catenin 단백질의 수준을 증가시킨다. 또한 silybin에 의해 증가된 ${\beta}$-catenin으로 인해 지방세포분화에 중요한 전사인자라고 알려진 PPAR-${\gamma}$와 C/EBP-${\alpha}$의 발현을 억제한다. 따라서 이 연구에서는 silybin이 세포질내 ${\beta}$-catenin 단백질의 수준을 증가시킴으로써 Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계를 활성한다는 사실을 제시하였다.
In this paper, we present an optimal control strategy to prevent the EMT process by downregulating the level of overexpressed β-catenin in the cytoplasm. To do this, we propose a mathematical model that expresses relationship between the Wnt signaling pathway and TGF-β in cancer cells. We also define an optimal control problem considering the side effects that occur simultaneously with the method for controlling the concentration of β-catenin. Finally numerical simulations show that treatment effect is quantitatively changes depending on the concentration of core proteins of the Wnt signaling pathway.
Kim, Joo-Hyun;Park, Seoyoung;Chung, Hyewon;Oh, Sangtaek
BMB Reports
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제48권9호
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pp.525-530
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2015
Activation of the Wnt/β-catenin pathway plays a pathogenic role in age-related macular degeneration (AMD) and is thus a potential target for the development of therapeutics for this disease. Here, we demonstrated that Wnt5a antagonized β-catenin response transcription (CRT) induced with Wnt3a by promoting β-catenin phosphorylation at Ser33/Ser37/Thr41 and its subsequent degradation in human retinal pigment epithelial (RPE) cells. Wnt5a decreased the levels of vascular endothelial growth factor (VEGF), tumor necrosis factor-α(TNF-α), and nuclear factor-κB (NF-κB), which was up-regulated by Wnt3a. Furthermore, Wnt5a increased E-cadherin expression and decreased cell migration by down-regulating Snail expression, thereby abrogating the Wnt3a-induced epithelial-mesenchymal transition (EMT) in human RPE cells. Our findings suggest that Wnt5a suppresses the pathogenic effects of canonical Wnt signaling in human RPE cells by promoting β-catenin phosphorylation and degradation. Therefore, Wnt5a has significant therapeutic potential for the treatment of AMD. [BMB Reports 2015; 48(9): 525-530]
Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계는 세포 증식, 분화, 그리고 기관 발생과 같은 다양한 생명현상에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 세포기반 스크리닝 기법을 사용하여 Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계를 저해하는 bryostatin-1을 발굴하였다. Bryostain 1은 ${\beta}$-catenin의 mRNA 수준에는 영향을 미치지 않는 반면 세포 내 ${\beta}$-catenin 단백질 수준을 감소시킴으로 Wnt3a-CM에 의해 활성화 된 ${\beta}$-catenin response transcription (CRT)을 억제하였다. 또한 프로테아좀의 활성을 저해하였을 경우 bryostatin-1에 의한 ${\beta}$-catenin 수준 감소가 억제되었다. 본 연구의 결과들로부터 bryostatin-1이 프로테아좀에 의한 ${\beta}$-catenin 단백질 분해를 촉진함으로써 Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달체계를 저해함을 확인하였다.
Dysregulation of the Wnt pathway causes various diseases including cancer, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, schizophrenia, osteoporosis, obesity and chronic kidney diseases. The modulation of dysregulated Wnt pathway is absolutely necessary. In the present study, we evaluated the anti-inflammatory effect and the mechanism of action of Wnt-C59, a Wnt signaling inhibitor, in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated epithelial cells and macrophage cells. Wnt-C59 showed a dose-dependent anti-inflammatory effect by suppressing the expression of proinflammatory cytokines including IL6, CCL2, IL1A, IL1B, and TNF in LPS-stimulated cells. The dysregulation of the Wnt/β-catenin pathway in LPS stimulated cells was suppressed by WntC59 treatment. The level of β-catenin, the executor protein of Wnt/β-catenin pathway, was elevated by LPS and suppressed by Wnt-C59. Overexpression of β-catenin rescued the suppressive effect of Wnt-C59 on proinflammatory cytokine expression and nuclear factor-kappa B (NF-κB) activity. We found that the interaction between β-catenin and NF-κB, measured by co-immunoprecipitation assay, was elevated by LPS and suppressed by Wnt-C59 treatment. Both NF-κB activity for its target DNA binding and the reporter activity of NF-κB-responsive promoter showed identical patterns with the interaction between β-catenin and NF-κB. Altogether, our findings suggest that the anti-inflammatory effect of Wnt-C59 is mediated by the reduction of the cellular level of β-catenin and the interaction between β-catenin and NF-κB, which results in the suppressions of the NF-κB activity and proinflammatory cytokine expression.
Cells are designed to be sensitive to a myriad of external cues so they can fulfil their individual destiny as part of the greater whole. A number of well-characterised signalling pathways dictate the cell's response to the external environment and incoming messages. In healthy, well-ordered homeostatic systems these signals are tightly controlled and kept in balance. However, given their powerful control over cell fate, these pathways, and the transcriptional machinery they orchestrate, are frequently hijacked during the development of neoplastic disease. A prime example is the Wnt signalling pathway that can be modulated by a variety of ligands and inhibitors, ultimately exerting its effects through the β-catenin transcription factor and its downstream target genes. Here we focus on the interplay between the three-member family of RUNX transcription factors with the Wnt pathway and how together they can influence cell behaviour and contribute to cancer development. In a recurring theme with other signalling systems, the RUNX genes and the Wnt pathway appear to operate within a series of feedback loops. RUNX genes are capable of directly and indirectly regulating different elements of the Wnt pathway to either strengthen or inhibit the signal. Equally, β-catenin and its transcriptional co-factors can control RUNX gene expression and together they can collaborate to regulate a large number of third party co-target genes.
Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달계의 비정상적인 활성화는 ${\beta}$-catenin response transcription (CRT)를 증가시킬 뿐 아니라 대장암의 발생과 밀접한 관련이 있다. 따라서 Wnt/${\beta}$-catenin 신호전달계는 대장암에 대한 항암제 개발 및 대장암 치료에 중요한 표적이 된다. 본 연구에서는 세포기반 초고속 스크리닝 기법을 사용하여 Wnt/${\beta}$-catenin 신호를 저해하는 참그물 바탕말 추출물을 발굴하였다. 참그물 바탕말 추출물은 세포내 ${\beta}$-catenin 단백질 수준에는 영향을 미치지 않았으며 ${\beta}$-catenin/TCF에 의해 조절되는 유전자 중의 하나인 cyclin D1의 발현을 저해하였다. 또한 참그물 바탕말 추출물은 다양한 대장암의 증식을 저해하였다. 본 연구의 결과들로부터 참그물 바탕말 추출물이 잠재적으로 대장암을 포함하는 새로운 암 예방 및 치료제로 사용될 수 있을 것이다.
As the most common type of endocrine malignancy, papillary thyroid cancer (PTC) accounts for 85-90% of all thyroid cancers. In this study, we presented the hypothesis that SDC4 gene silencing could effectively attenuate epithelial mesenchymal transition (EMT), and promote cell apoptosis via the $Wnt/{\beta}-catenin$ signaling pathway in human PTC cells. Bioinformatics methods were employed to screen the determined differential expression levels of SDC4 in PTC and adjacent normal samples. PTC tissues and adjacent normal tissues were prepared and their respective levels of SDC4 protein positive expression, in addition to the mRNA and protein levels of SDC4, $Wnt/{\beta}-catenin$ signaling pathway, EMT and apoptosis related genes were all detected accordingly. Flow cytometry was applied in order to detect cell cycle entry and apoptosis. Finally, analyses of PTC migration and invasion abilities were assessed by using a Transwell assay and scratch test. In PTC tissues, activated $Wnt/{\beta}-catenin$ signaling pathway, increased EMT and repressed cell apoptosis were determined. Moreover, the PTC K1 and TPC-1 cell lines exhibiting the highest SDC4 expression were selected for further experiments. In vitro experiments revealed that SDC4 gene silencing could suppress cell migration, invasion and EMT, while acting to promote the apoptosis of PTC cells by inhibiting the activation of the $Wnt/{\beta}-catenin$ signaling pathway. Besides, $si-{\beta}-catenin$ was observed to inhibit the promotion of PTC cell migration and invasion caused by SDC4 overexpression. Our study revealed that SDC4 gene silencing represses EMT, and enhances cell apoptosis by suppressing the activation of the $Wnt/{\beta}-catenin$ signaling pathway in human PTC.
Yuan, Jun-Bin;Yang, Luo-Yan;Tang, Zheng-Yan;Zu, Xiong-Bing;Qi, Lin
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제13권12호
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pp.6197-6201
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2012
Although enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) has been reported as an independent prognostic factor in renal cell carcinoma (RCC), little is known about the exact mechanism of EZH2 in promoting the genesis of RCC. However, several studies have shown that dysregulation of the Wnt/${\beta}$-catenin signaling pathway plays a crucial role. Therefore, we determined whether EZH2 could affect ACHN human RCC cell proliferation and invasion via the Wnt/${\beta}$-catenin pathway. In the present study, we investigated the effects of short interfering RNA (siRNA)-mediated EZH2 gene silencing on Wnt/${\beta}$-catenin signaling in ACHN cells. EZH2-siRNA markedly inhibited the proliferation and invasion capabilities of ACHN, while also reducing the expression of EZH2, Wnt3a and ${\beta}$-catenin. In contrast, cellular expression of GSK-$3{\beta}$ (glycogen synthase kinase-$3{\beta}$), an inhibitor of the Wnt/${\beta}$-catenin pathway, was conspicuously higher after transfection of EZH2 siRNA. These preliminary findings suggest EZH2 may promote proliferation and invasion of ACHN cells via action on the Wnt/${\beta}$-catenin signaling pathway.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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