PAX1抑制经典Wnt信号通路并在内胚层分化中发挥双重作用

背景：配对盒基因1（PAX1）是一种转录因子，对于咽囊衍生组织（包括胸腺）的发育至关重要。PAX1突变已在伴有耳面颈综合征2型（OTFCS2）的重症联合免疫缺陷（SCID）患者中被发现。然而，尽管PAX1在胚胎发育和疾病中具有关键作用，但其分子作用模式的详细见解仍严重缺乏。方法：通过荧光素酶报告基因实验、qRT-PCR和原位杂交分别在HEK293FT、HCT116细胞和斑马鱼胚胎中研究PAX1和SCID相关突变体对Wnt信号通路的抑制作用。采用免疫共沉淀（co-IP）和蛋白质印迹实验来确定PAX1在Wnt信号通路中作用的分子机制。利用基于hESC的内胚层分化、流式细胞术、高通量测序数据分析和qRT-PCR实验来确定PAX1在内胚层分化过程中的作用。结果：在这里，我们表明PAX1在脊椎动物细胞中抑制经典Wnt信号通路。机制上，PAX1与SUMO E3连接酶PIASy竞争结合TCF7L2，从而干扰TCF7L2的SUMO化水平，进一步降低其转录活性和蛋白质稳定性。此外，我们揭示PAX1在hESC来源的定型内胚层和前肠/咽内胚层细胞（其产生胸腺上皮）中通过抑制Wnt信号发挥双重作用。重要的是，我们的数据表明，在SCID患者中发现的PAX1突变显著削弱了PAX1对Wnt信号通路的抑制能力。结论：我们的研究提出了PAX1在调节经典Wnt信号和内胚层分化中的一种新的分子作用模式，从而为PAX1相关SCID的分子基础提供了见解，更好地理解PAX1在胚胎发生中的行为。