WASP-样肌节蛋白成核促进因子; WASL

WAS GENE
N-WASP；西北航空航天计划

HGNC 批准的基因符号：WASL

细胞遗传学位置：7q31.32 基因组坐标（GRCh38）：7:123,681,942-123,749,002（来自 NCBI）

▼ 描述

肌节蛋白细胞骨架的调节对于大脑发育和功能至关重要。大脑中存在许多肌节蛋白调节蛋白，包括 WASF1（605035）、CDC42（116952）和 WASL。

▼ 克隆和表达

使用牛 N-WASP cDNA 片段筛选人脑 cDNA 文库，Fukuoka 等人（1997）鉴定出 N-WASP 同源物 WASL，编码推导的 505 个氨基酸的蛋白质。序列分析确定 WASL 与牛蛋白具有 96% 的氨基酸同一性，并且包含许多功能基序，包括血小板-白细胞C 激酶底物同源结构域、IQ 基序、GBD/CRIB 基序、富含脯氨酸的区域、verprolin 同源区域和 cofilin（参见 601442）同源区域。蛋白质印迹分析表明，重组牛和大鼠 WASL 表达为 65 kD 蛋白，并且天然蛋白在大鼠脑中普遍表达，特别是在突触体中。

▼ 基因功能

Miki 等人（1998）表明 CDC42 必须通过 GBD/CRIB 基序结合 WASL，然后才能产生可能构成丝状足形成基础的肌节蛋白微刺。

蛋白质 N-WASP 通过刺激肌节蛋白相关蛋白 2/3（Arp2/3）复合物的肌节蛋白成核活性来调节肌节蛋白聚合（参见 604221）。N-WASP 受到多种信号的严格调控；只有 CDC42 和磷脂酰肌醇（4,5）-二磷酸（PIP2）的共刺激才能产生有效的聚合。普雷霍达等人（2000）发现调节需要 N-WASP 的组成型活性输出结构域（verprolin/cofilin/acidic（VCA）结构域）和 2 个调节结构域，一个 CDC42 结合结构域和一个 PIP2 结合结构域。在没有刺激的情况下，调节模块一起将 VCA-Arp2/3 复合物保持在非活性“闭合”构象。在这种状态下，CDC42 和 PIP2 结合位点都被屏蔽。任一输入的绑定都会破坏关闭状态的稳定性，并增强另一个输入的绑定。

谢尔比纳等人（2001）证明 N-WASP 与 WASP（300392）一起在人血细胞中表达，尽管水平较低。大约 160 nmol/L 快速作用的 N-WASP 分子的存在可以解释 WASP 阴性患者血小板早期激动剂诱导的聚集和丝状伪足形成的正常能力。离体实验表明，WASP 和 N-WASP 对钙蛋白酶的敏感性存在显着差异（参见 114220），钙蛋白酶是一种在激动剂刺激的血小板中激活的 Ca（+）依赖性蛋白酶。

树突棘的形态变化被认为是由肌节蛋白聚合的动态调节引起的。Irie 和 Yamaguchi（2002）发现 EphB2 受体酪氨酸激酶（600997）与鸟嘌呤核苷酸交换因子 intersectin-1（602442）物理关联，并与 N-WASP 配合，进而激活 Rho 家族 GTPase Cdc42 和脊柱形态发生。

导致 Wiskott-Aldrich 综合征（WAS; 301000）的错义突变主要对应到 WASP 的启用（609061）/VASP（601703）同源 1（EVH1）结构域。该结构域也存在于 N-WASP 中，与肽和磷脂结合有关。沃尔克曼等人（2002）表明N-WASP EVH1结构域不结合磷脂酰肌醇4,5-二磷酸，但它确实特异性结合来自WASP相互作用蛋白的25个残基基序（WIP；602357）。该复合物的核磁共振（NMR）结构揭示了一种新颖的识别机制，其中比典型 EVH1 配体长得多的 WIP 配体包裹在该结构域周围，接触狭窄但延伸的表面。作者得出的结论是，这种识别机制可能为理解导致 WAS 的突变的影响提供基础。

末次等人（2002）发现，在培养的小鼠和大鼠神经元前体中，有利于分化和神经突延伸的条件导致 N-wasp 被 Src 家族激酶磷酸化（参见 190090），从而诱导 Arp2（604221）/Arp3（604222）复合物介导的肌节蛋白聚合。神经突延伸过程中磷酸化 N-黄蜂的降解受到抑制。相反，有利于增殖而不是神经突延伸的培养条件导致磷酸化N-黄蜂通过泛素/蛋白酶体降解途径降解。末次等人（2002）得出结论，神经突延伸是通过磷酸化引起的 N-WASP 激活和蛋白酶体降解引起的 N-WASP 失活之间的平衡来调节的。

末次等人（2007）发现 Cr16（WIPF3; 612432）和 N-Wasp 定位于小鼠支持细胞-精子细胞连接处的肌节蛋白丝。免疫沉淀分析显示小鼠睾丸中 Cr16 和 N-Wasp 之间存在相互作用。不育的雄性 Cr16 -/- 小鼠的睾丸和支持细胞中 N-Wasp 蛋白水平降低，但 N-Wasp mRNA 水平不降低，这表明 Cr16 和 N-Wasp 功能上相互作用并在精子发生中发挥重要作用。

魏斯万格等人（2009）使用光漂白后的荧光恢复分析了 N-WASP、WIP、GRB2（108355）和 NCK（600508）的动力学，这些是刺激痘苗病毒 ARP2/3 复合物依赖的肌节蛋白运动所必需的。魏斯万格等人（2009）表明，所有 4 种蛋白质都在快速交换，尽管交换速度不同，并且 N-WASP 的更新取决于其刺激 ARP2/3 复合物介导的肌节蛋白聚合的能力。相反，破坏 N-WASP 与 GRB2 和/或肌节蛋白丝带刺末端的相互作用会增加其交换率，导致病毒移动速度加快。魏斯万格等人（2009）表明，N-WASP 的交换速率通过拮抗丝状帽来调节肌节蛋白聚合的程度，从而控制 ARP2/3 复合物依赖性肌节蛋白的运动速率。

在小鼠中，Takano 等人（2010）发现 Igf1（147440）诱导的磷脂酰肌醇 3-激酶-Akt 信号传导通过干扰糖原合成酶激酶 3-β（GSK3B; 605004），在肌原纤维的 Z 带形成 nebulin（161650）和 N-Wasp 的复合物。尽管已知 N-Wasp 是形成分支肌节蛋白丝的 Arp2/3 复合物的激活剂，但星云蛋白-N-Wasp 复合物导致肌节蛋白成核，从而在没有 Arp2/3 复合物的情况下从 Z 带形成非分支肌节蛋白丝。此外，N-Wasp 是 Igf1 诱导的肌肉肥大所必需的。高野等人（2010）得出的结论是，他们的研究结果揭示了肌肉成熟和肥大所需的肌原纤维发生中 IGF1 诱导的肌节蛋白丝形成的机制以及肌节蛋白成核的机制。

Kovacs 等人使用免疫荧光显微镜和 RNA 干扰人类结肠腺癌细胞系（2011）证明 WASL 和 WIRE（WIPF2; 609692）与 WASL WH1 结构域结合，充当整合剂，将肌节蛋白成核与小带粘附完整性所需的丝稳定和组织的后续步骤耦合起来。

李等人（2012）表明，不同的合成多价大分子（包括多域蛋白和 RNA）之间的相互作用会产生急剧的液-液-分层相分离，在水溶液中产生微米大小的液滴。这种宏观转变对应于小型复合物和大型动态超分子聚合物之间的分子转变。相变所需的浓度与相互作用物质的化合价直接相关。在肌节蛋白调节蛋白 N-WASP 与其已建立的生物伙伴 NCK 和磷酸化去氧肾上腺素（602716）相互作用的情况下，相变对应于肌节蛋白成核因子 ARP2/3 复合物的活性急剧增加。该转变由去氧肾上腺素的磷酸化程度控制，解释如何通过激酶控制系统的这一特性以达到调节作用。李等人（2012）的结论是，多价系统的广泛存在表明相变可用于在整个生物学中空间组织和生化调节信息。

布鲁里溃疡（参见 610446）是由溃疡分枝杆菌引起的。溃疡分枝杆菌产生分枝内酯，这是一种大环内酯毒素，对于细菌毒力和以缺乏炎症为特征的坏死性皮肤溃疡至关重要。Guenin-Mace 等人使用多种技术（2013）表明 mycolactone 以剂量依赖性方式选择性且显着地与 WASP 和 NWASP 的 GTPase 结合域结合。Mycolactone 诱导 NWASP 介导的肌节蛋白聚合的刺激，与 CDC42 无关。Mycolactone 还在贴壁依赖性和非依赖性细胞系中促进 NWASP 的 ARP2/3 的核周募集和激活。共聚焦显微镜表明，与钙粘蛋白膜定位受损相关的粘附缺陷（参见 CDH1；192090）是由 mycolactone 诱导的 NWASP 激活造成的。伤口愈合试验表明，暴露于分枝菌内酯的细胞的方向性受损。将分枝菌内酯注射到小鼠耳朵中导致外部颗粒层和透明层逐渐变薄，并且表皮宽度减小，这与棘层中E-钙粘蛋白-粘附接触的急剧丧失有关。联合使用 NWASP 抑制剂维斯科他汀可抑制表皮变薄。格宁-梅斯等人（2013）提出，调节分枝菌内酯诱导的 NWASP 激活可能会抵消该毒素在治疗布鲁里溃疡时的溃疡作用。将分枝菌内酯注射到小鼠耳朵中导致外部颗粒层和透明层逐渐变薄，并且表皮宽度减小，这与棘层中E-钙粘蛋白-粘附接触的急剧丧失有关。联合使用 NWASP 抑制剂维斯科他汀可抑制表皮变薄。格宁-梅斯等人（2013）提出，调节分枝菌内酯诱导的 NWASP 激活可能会抵消该毒素在治疗布鲁里溃疡时的溃疡作用。将分枝菌内酯注射到小鼠耳朵中导致外部颗粒层和透明层逐渐变薄，并且表皮宽度减小，这与棘层中E-钙粘蛋白-粘附接触的急剧丧失有关。联合使用 NWASP 抑制剂维斯科他汀可抑制表皮变薄。格宁-梅斯等人（2013）提出，调节分枝菌内酯诱导的 NWASP 激活可能会抵消该毒素在治疗布鲁里溃疡时的溃疡作用。

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FISH、Fukuoka 等人绘制的地图（1997）将 WASL 基因定位到染色体 7q31.3。

▼ 动物模型

Cotta-de-Almeida 等人使用 2 种不同的基因靶向方法（2007）生成了同时缺乏 Wasp 和 N-Wasp 的小鼠 T 淋巴细胞。这些双敲除 T 细胞与野生型 T 细胞无法区分，但双敲除小鼠中 T 细胞的发育发生了显着改变。流式细胞术分析表明双敲除小鼠胸腺细胞和外周 T 细胞数量减少。科塔-德-阿尔梅达等人（2007）发现Wasp和N-Wasp的联合活性对于Cd4/Cd8双阴性胸腺细胞向Cd4/Cd8双阳性胸腺细胞的转变非常重要。此外，双基因敲除小鼠胸腺中单阳性 T 细胞的迁移减少。科塔-德-阿尔梅达等人（2007）得出结论，WASP 在外周 T 细胞功能中具有独特的作用，

柳比莫娃等人（2010）指出，小鼠中 N-Wasp 的缺失会导致早期胚胎死亡。他们培育出了表皮中有条件删除 N-Wasp 的小鼠。这些突变小鼠出现进行性脱发和偶尔的面部溃疡。脱发是由于进行性且最终严重的毛囊循环缺陷所致。皮肤中 N-Wasp 的缺失伴随着 Gsk3b 磷酸化的严重减少、β-连环蛋白（CTNNB1; 116806）核定位的减少和 Wnt（参见 164820）依赖性转录的减少，可能导致毛囊中年龄依赖性干细胞的耗竭。柳比莫娃等人（2010）得出结论，N-WASP 在皮肤功能和毛囊循环中发挥着关键作用，并提供了与 Wnt 信号传导的联系。