Regulatory mechanisms of WNT signalling

• Název práce v češtině: Molekulární mechanismy regulace signální dráhy WNT
• Název v anglickém jazyce: Regulatory mechanisms of WNT signalling
• Klíčová slova: signální dráha Wnt, beta-katenin, regulace, HIC1, Dazap2, TROY, ligandy Wnt, posttranslační modifikace, gene-targeting, rakovina, epigenetické umlčování genové exprese, biologická role, cílové geny.
• Klíčová slova anglicky: Wnt signalling, beta-catenin, regulation, HIC1, Dazap2, TROY, Wnt ligands, posttranslational modifications, gene-targeting, cancer, epigenetic silencing of gene expression, biological role, target genes.
• Akademický rok vypsání: 2008/2009
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Vladimír Kořínek, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 16.04.2010
• Datum zadání: 09.05.2012
• Datum potvrzení stud. oddělením: 09.05.2012
• Datum odevzdání elektronické podoby: 09.05.2012
• Datum proběhlé obhajoby: 19.06.2012
• Oponenti: prof. MUDr. Jan Trka, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Signální dráha Wnt je jednou z hlavních cest mezibuněčné komunikace zajišťujících úspěšnou embryogenezi, regeneraci tkání a homeostázi mnohobuněčných organismů. Mutace v této signální dráze tudíž vedou ke vzniku vrozených vad a různých onemocnění, především rakoviny.
β-katenin je hlavním vnitrobuněčným prostředníkem kanonické signalizace Wnt (tzv. signalizace Wnt/b-katenin). V nestimulovaných buňkách je koncentrace β-kateninu udržována na velmi nízké úrovni neustálou degradací za pomoci multiproteinového komplexu a transkripce cílových genů proto neprobíhá. Naopak, po vazbě ligandu Wnt na receptorový komplex je degradační komplex inaktivován a hladina β-kateninu stoupá. b-katenin následně vstupuje do jádra, kde vytváří komplexy s transkripčními faktory rodiny TCF/LEF, pro tuto dráhu specifickými, a spouští tak expresi cílových genů. Signální dráha Wnt je na všech svých úrovních regulována celkově až stovkou různých faktorů.
Podkladem pro předkládanou disertační práci jsou čtyři odborné články a dosud nepublikovaná data, jež mají za cíl lépe porozumět regulaci signální dráhy Wnt. První publikace se zaměřuje na pořadí posttranslačních úprav ligandů Wnt. Druhý článek pojednává o pozitivním vlivu jaderné bílkoviny Dazap2 na hladinu signalizace Wnt/b-katenin. Třetí studie charakterizuje protein TROY jako nový inhibitor signální dráhy Wnt v kmenových buňkách střevního epitelu exprimujicích LGR5. Poslední publikace popisuje proces vytvoření dvou myších kmenů s cílenou změnou v genu Hic1. Tyto myši umožňují studovat roli genu Hic1 in vivo. Závěrečná kapitola obsahuje nepublikované údaje o dynamice jaderných tělísek HIC1, o interakci polypeptidu HIC1 se členy signální dráhy Wnt, o nových cílových genech transkripčního represoru HIC1 a v neposlední řadě o důsledku podmíněné ztráty genu Hic1 ve střevním epitelu, což má za následek nesprávnou diferenciaci sekrečních buněk a následně zvýšenou citlivost k rakovinnému bujení.
Věřím, že naše výsledky přispěly k objasnění regulace této základní signální dráhy řídící vývoj živočichů.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The Wnt signalling pathway is one of the major signal transduction cascades in all multicellular organisms ensuring successful embryogenesis, regeneration and tissue homeostasis. Accordingly, mutations in the pathway lead to birth defects and to various diseases, most notably cancer.
β-catenin is a central mediator of canonical Wnt signalling (also called Wnt/b-catenin signalling). In unstimulated cells b-catenin is being constantly destabilized by a multiprotein complex and degraded in the proteasome. Unlike in the presence of Wnt ligands when they engage their receptors, degradation complex disassembles, b-catenin is stabilized and translocates to the nucleus to serve as a co-activator of Lef/Tcf transcription factors and to drive the transcription of Wnt target genes. Wnt/b-catenin signalling is tightly regulated at various levels by as many as hundred proteins.
This thesis is based on four original articles and unpublished data that aim to increase the knowledge of the regulation of the Wnt signalling pathway. The first publication focuses on sequential posttranslational processing of the Wnt ligands. The next article discusses the positive role of nuclear protein Dazap2 in determination of the Wnt/b-catenin signalling outcome. The third study reports TROY as a novel negative modulator of the Wnt pathway which reduces the levels of Wnt signalling in LGR5-positive stem cells of intestinal epithelium. Finally, the last issue depicts generation of two gene-targeted mouse strains that enable studying the role of Hic1 in vivo. The last chapter of the thesis describes unpublished data on the nature of HIC1 bodies, HIC1 physical interaction with members of the Wnt pathway, novel target genes and consequences of conditional Hic1 deletion in the intestinal epithelium which results in mis-regulation of secretory cell types and enhanced tumourigenesis.
In conclusion, our findings contributed to the field of regulation of a fundamental signalling pathway in development and disease.