来源：百蓁生物发布时间：2026-06-04浏览量：1次
Canonical Wnt/β-catenin信号通路是调控胚胎发育、成体组织稳态及干细胞自我更新的核心通路之一，其异常激活与结直肠癌、肝癌等多种恶性肿瘤的发生发展密切相关。该通路的激活依赖于分泌型Wnt配体同时识别Frizzled（Fzd）受体与低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）共受体，并在细胞膜表面组装形成"Wnt信号体"（Wnt signalosome）。然而，长期以来，Wnt蛋白如何以天然序列同时高亲和力结合Fzd与LRP5/6，并由此启动受体簇集与下游信号转导，始终是结构生物学与信号转导领域的未解之谜。
客户文章——研究成果展示
▶ 发表时间：2026年5月27日
▶ 期刊：Cell (IF=42.5)
▶ 文章标题：
Structural basis of Wnt signalosome extracellular complex assembly
▶ 核心内容：
百蓁生物客户上海科技大学许文青团队近期在国际顶/级期刊《Cell》发表的重磅研究成果"Structural basis of Wnt signalosome extracellular complex assembly"，该研究通过冷冻电镜（cryo-EM）技术成功解析了Wnt3a/Fzd8-CRD/LRP6-E3E4三元复合物的高分辨率结构，结合氢氘交换质谱（HDX-MS）、生物层干涉技术（BLI）及细胞功能等实验，首次系统性地阐明了Wnt信号体胞外组装的分子机制。百蓁生物为此项研究提供了HDX-MS分析服务。
图1：经典Wnt信号通路Wnt3a信号小体组装模式图
该工作不仅验证了静态结构中的互作界面，更为解析柔性多域受体-配体复合物的动态组装机制建立了可靠的技术范式。
研究团队通过优化蛋白复合物组装策略，在3.33 Å分辨率下解析了Wnt3a/Fzd8-CRD/LRP6-E3E4复合物的结构（图1B, 1C）。令人瞩目的是，该复合物呈现独特的2:4:2化学计量比：两个Wnt3a分子通过同源二聚化形成复合物核心，每个Wnt3a单体进一步结合两个Fzd8-CRD分子（分别称为"inner"和"outer" Fzd8-CRD）以及一个LRP6-E3E4片段。这一发现首次在原子水平揭示了Wnt3a诱导Fzd-CRD四聚化的结构基础，为理解下游Disheveled（Dvl）蛋白的多价招募提供了关键的空间框架。
图2： Cryo-EM 解析Wnt3a/Fzd8-CRD/LRP6-E3E4 四元复合物结构
核心发现二：Wnt3a-LRP6互作界面的结构解析与HDX-MS的关键验证作用
本研究最显著的突破之一是清晰揭示了天然Wnt3a与LRP6-E3E4之间的广泛互补界面，总面积达2,583 Ų。结构分析识别出三个关键互作区域：
Interface 1：由Wnt3a N端S-S亚结构域（残基41-58）与LRP6-E3 β-螺旋桨表面形成，包含疏水相互作用及盐桥（如Wnt3a R54与LRP6 E663）（图2B）；
Interface 2：由Wnt3a N端结构域残基R173/R176与LRP6 D748形成两对盐桥（图2C）；
Interface 3：Wnt3a N-C发夹结构（N-C linker）插入LRP6-E3与-E4之间的山谷，形成氢键与盐桥网络（如Wnt3a R247-E248与LRP6 Q953-Q1182）（图2D）。
图3：Wnt3a-LRP6结合界面的结构细节与生化表征
为了从溶液层面独立验证上述结构观测，研究团队系统开展了HDX-MS分析。 HDX-MS通过监测蛋白质骨架酰胺氢与溶液中氘的交换速率，可精确反映蛋白构象动态及配体结合引起的保护效应。研究对比了游离LRP6-E3E4与Wnt3a/Fzd8-CRD/LRP6-E3E4复合物的全局氘交换谱，发现Wnt3a结合后，LRP6-E3E4在两个主要区域的氘交换速率显著降低（图3）：
LRP6-E3区域：残基E663–A666、D723–N727及P833–F836；
E3-E4山谷区域：残基V743–D746、Q953–D956、Q1163–E1168及V1181–A1183。
这些被Wnt3a结合所"保护"的肽段区域，与冷冻电镜结构中观察到的三个互作界面（Interface 1、2、3）完全吻合（左图）。右图进一步展示了Wnt3a结合位置与LRP6表面氘交换保护区域的空间对应关系：Wnt3a的N端S-S亚结构域与N-C发夹结构恰好覆盖在LRP6-E3及E3-E4山谷的深蓝色保护区域上。这一结果不仅为Wnt3a-LRP6互作提供了溶液中的动态证据，也确认了结构模型的生物学相关性。
HDX-MS数据与BLI亲和力测定结果形成完整证据链：LRP6界面残基突变（如E663A、D748A、Q953A等）均显著削弱Wnt3a/Fzd8-CRD复合物的结合亲和力，与HDX-MS显示的这些区域在结合后发生强保护的现象高度一致。
核心发现三：Wnt3a同源二聚化是受体簇集与信号激活的必要条件
结构显示，Wnt3a-Wnt3a二聚体界面由两个独立互作补丁（Interface a和Interface b）构成，涉及N-C linker域与C端域的疏水及亲水相互作用（图3A, 3B）。
图4：Wnt3a的同源二聚界面结构细节图
功能实验表明，该界面关键残基（R84、R85、L309等）的突变几乎完全 abolish Wnt/β-catenin信号活性（图4A），并显著降低Wnt3a在细胞表面的簇集能力（图4D, 4E）。单分子成像进一步证实，野生型Wnt3a可有效促进Fzd5与LRP6的膜上共簇集，而二聚体界面突变体则丧失该能力（图4F, 4G）。这证明Wnt3a同源二聚化是Fzd-LRP受体簇集及后续信号体组装的结构基础。
核心发现四：超活性Wnt3a突变体的发现与临床转化意义
基于对Wnt3a-LRP6界面的深入理解，研究通过定点突变筛选发现，Wnt3a R57位点（位于Interface 1）突变为亮氨酸或甲硫氨酸（R57L/R57M）可显著增强Wnt3a信号活性约8倍（图2E, 图S5E）。结构建模与自由能计算表明，这些突变优化了Wnt3a与LRP6-E3疏水表面的相互作用。此类"超活性"Wnt3a变体在干细胞维持、类器官培养及组织再生领域具有重要应用前景。
这一科学谜题的解答，为理解发育、再生和疾病发生提供了关键结构基础，也为结直肠癌、肝癌、骨质疏松、组织纤维化和代谢性疾病等Wnt通路相关重大疾病的治疗，以及再生医学工具开发提供了重要蓝图。