ADAM (a disintegrin and metalloproteinase) family plays essential roles in cell proliferation, cancer formation, and metastasis as well as multiple diseases including arthritis and arthrosclerosis. Here, I show that a Drosophila ADAMTS (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin domains) that we have named Wntem (Wnt enhancing metalloprotease) promotes Wingless (Wg) signaling by involving in the processing of Wg. Wntem has highly conserved domains of ADAMTS family and is processed into two forms, pro-domain and protease domain, respectively. The processed forms containing protease domain were secreted to extracellular matrix (ECM), suggesting that Wntem might function in ECM. The processing of Wntem was carried out autocatalytically as well as by Furin similar to other ADAMTS proteases. Both loss and gain of Wntem function showed lethality throughout the entire developmental stages. This implies that the activity of Wntem has to be tightly regulated for the survival and development of flies and Wntem is suggested as an essential regulator of development.
Wnt/Wg is known as one of the key morphogens that is important for not only embryonic development but also tumorogenesis and multiple diseases. Genetic analyses demonstrated that the loss of Wntem reduced Wg signaling, but the gain of Wntem enhanced Wg signaling. Actually, Wntem and Wg were colocalized in early endosomes but not in lysosomes. Furthermore, Wg and active form of Wntem were present on exosomes that are derived from endosomal system. Interestingly, cleaved Wg fragments were present on exosomes in the presence of wild-type Wntem but not in the presence of protease-inactive mutant Wntem. The cleavage occurred in the linker region in between the N-terminal domain (NTD) and the C-terminal domain (CTD) of Wg, raising a possibility that this cleavage somehow enhances Wg activity. Hence, we suggest that Wntem is a new component of exosomes for enhancing Wg signaling.
단백질 효소 중의 하나인 ADAMTS (a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin motif) 들은 암의 발생과 억제 그리고 관절염과 같은 다른 여러 가지 질병들과 밀접한 연관을 갖고 있다. 그러나 이 효소의 기질과 정확한 작용 기작에 대해서는 많이 밝혀져 있지 않다. 따라서 우리는 초파리에서 ADAMTS 중의 하나인 효소를 발굴해 그것의 이름을 Wntem (Wnt enchancing metalloprotease)이라 명명하고 Wntem의 Wnt/Wingless (Wg) 신호 전달에서의 역할과 조절 기작을 연구하였다. Wnt/Wg 신호 전달은 개체의 발생에서 매우 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 세포의 성장과 생존 그리고 암의 발생과 억제에도 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 초파리에서도 이런 신호 전달이 보존되어 있는데, 특히 초파리 날개 발달에 Wg 신호전달이 중요한 역할을 한다는 것이 알려져 있어, 초파리의 날개와 유충 시기의 조직을 통해서 Wg 신호 전달과 Wntem의 관계를 연구하였고, Wntem 이 Wg signaling을 증가 시키는 것을 발견하였다. 이에 대한 자세한 연구를 위해 초파리에서 추출한S2 세포 실험을 수행하였는데, 그 결과 Wntem이 Wg 와 같이 exosome이라는 세포 내 수송체에 담겨 세포 밖으로 나간다는 것을 알게 되었다. 그리고 이 exosome에서는 활성화된 Wntem이 Wg를 자르는 것을 Wntem 과 Wg의 항체를 이용한 immunoblot에서 확인 할 수 있었다. 또 Wntem의 여러 돌연 변이 단백질과 다른 여러 ADAMTS 들을 자르는 효소인 Furin의 dsRNA를 이용한 Furin의 감소 실험을 통해Wntem은 자기 자신을 스스로 자를 뿐만 아니라 Furin에 의해서도 특정한 단백질 서열이 잘린다는 것을 알 수 있었다.
