Wntは匂い物質のように細胞に方向を伝えるのか?

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2026-01-15 国立遺伝学研究所

Wntシグナルが細胞極性の「方向」をどのように決定するかを線虫 C. elegans を用いて解明した。高等動物では多数のWntと受容体が冗長的に働くため解析が困難であったが、表皮幹細胞で機能する3種のWntと受容体の変異を網羅的に組み合わせて解析した。その結果、三重Wnt変異体では極性方向がランダムになる一方、Wnt濃度勾配を反転させると異常が回復し、勾配非依存的な制御機構の存在が示された。さらに、受容体LIN-17/Frizzled変異体では特定のWnt勾配反転により極性逆転が増強され、勾配依存的制御も関与することが明らかになった。細胞極性の方向付けは、勾配依存と非依存の二重機構により安定に制御されていることが示された。

Wntは匂い物質のように細胞に方向を伝えるのか?
Wnt三重変異体やWnt+受容体(lin-17/Frizzled)変異体では表皮幹細胞の極性方向がランダムになる。後方で発現するWnt(EGL-20)を前方で発現させ、その濃度勾配を反転させると、三重Wnt変異体では異常を回復するが、Wnt+受容体変異体では極性逆転が増強される。

<関連情報>

C. elegans における細胞極性制御における複数のWntシグナルと受容体の異なる機能 Differential functions of multiple Wnts and receptors in cell polarity regulation in C. elegans

Hitoshi Sawa ,Masayo Asakawa ,Takefumi Negishi
Genetics  Published:08 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/genetics/iyag004

Abstract

Metazoan species possess multiple Wnt ligands and receptor genes that regulate diverse developmental processes. Because these genes often act redundantly, analysis of single-gene mutants does not necessarily reveal the full roles of Wnt signaling. In C. elegans, three Wnt genes (cwn-1, egl-20, and cwn-2) and three receptor genes (lin-17/Fzd, mom-5/Fzd, and cam-1/Ror) redundantly regulate the polarity of asymmetrically dividing seam cells. Here, we comprehensively analyzed genetic interactions among these Wnt and receptor genes. In mom-5 mutant backgrounds, additional mutations in Wnt genes disrupted cell polarization. In contrast, in cam-1 mutant backgrounds, Wnt mutations frequently caused abnormal polarity orientation. These findings indicate that MOM-5 and CAM-1 play distinct roles in establishing cell polarization and determining its orientation, respectively. lin-17 mutations suppressed polarity reversal in multiple Wnt compound mutants, suggesting that LIN-17 may function as a molecular switch for polarity orientation. Although all three Wnt genes regulate polarity orientation in a gradient-independent manner in the absence of receptor mutations, in lin-17 mutant backgrounds, reversing the expression gradients of cwn-1 and egl-20, but not cwn-2, enhanced polarity reversal. This suggests that cwn-1 and egl-20 act not only permissively but also instructively to regulate polarity orientation. Together, our results reveal distinct and cooperative functions of multiple Wnt ligands and receptors that ensure robust control of cell polarity.

生物工学一般
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