终结多年争论，他们揭示生物体核心“开关”启动机制
终结多年争论，他们揭示生物体核心“开关”启动机制
2019年，许文青全职加盟上海科技大学，组建结构生物学与细胞信号传导研究组。作为国际上最早利用结构生物学方法研究Wnt信号通路的科学家之一，许文青回国后，将长期关注的Wnt研究进一步推进到信号通路的最上游。
Wnt信号通路是调控干细胞命运、胚胎发育和组织再生的一个核心“开关”。从受精卵发育为完整个体，到器官组织损伤后的再生修复，再到癌症等疾病的发生，都与这条通路密切相关。然而，这个“开关”在结构上究竟如何被启动，近30年来一直是困扰结构生物学界的难题。
2020年，岳丹加入许文青团队开展博士后研究。Wnt结构解析这一领域内公认的“硬骨头”课题交给了她。近6年后，她和团队交出了一份关键答卷。
5月27日，上海科技大学教授许文青团队在《细胞》发表研究论文，首次解析了高分辨率的Wnt信号体胞外复合物三维结构，系统揭示了天然Wnt配体启动经典Wnt信号通路的分子机制。这项工作为理解发育、再生和疾病发生提供了关键结构基础，也为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。
算清“糊涂账”
“Wnt蛋白长得就不像地球上的蛋白！”许文青的一句话，道出了全球众多实验室在这一问题上长期受阻的原因。
在经典Wnt/β-catenin信号通路中，启动信号需要3个关键角色——Wnt配体、卷曲受体（Fzd）以及低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）共受体。
可以把启动过程理解为一次发生在细胞膜表面的会合，只有这些分子以正确方式聚到一起，细胞内部才会收到开始工作的指令。
那么，这三类分子是如何结合在一起的？学界尝试了很多方法，却始终得不到答案。
难点首先来自Wnt蛋白本身。由于Wnt蛋白形状“特别怪”，用常规方法很难制备得到有活性的蛋白样品。“更棘手的是，它和受体之间的亲和力弱，形成的复合物有多种聚合状态，高度不均一，像一笔‘糊涂账’。”许文青说。
这也意味着，即便有先进冷冻电镜等设备的帮忙，依然难以获得清晰可靠的三维图像。
最初两年，岳丹和团队几乎是在不断试错中推进。Wnt蛋白如何表达、如何纯化、和受体之间如何组合……每一个环节都需要摸索。岳丹一边深挖文献寻找破解思路，一边在实验中反复优化蛋白制备方法，慢慢把“糊涂账”算清。
2023年，在测试了百余种复合物组装方案后，团队终于迎来阶段性突破，成功制备并解析了Wnt3a/Fzd8/LRP6膜外三元复合物的高分辨率冷冻电镜结构。
“LRP5和LRP6的同源性很高，我们通过序列比对发现，Wnt的关键结合位点在LRP5和LRP6是高度保守的，因此在实验中选择了LRP6。”岳丹表示，“我们也分析了关键结合位点氨基酸在LRP5中的情况。”
有了眼见为实的结果，团队又通过大量实验继续验证结构发现。最终，研究结果指向一个清晰的答案，经典Wnt信号通路的启动，并不是依靠单个受体构象变化完成，而是通过多个受体在细胞膜上的有序聚集实现。