Wingless (Wg)/Wnt signaling is fundamental in metazoan development. Armadillo (Arm)/ $\beta$ -catenin and Dishevelled (Dsh) are key components of Wnt signal transduction. Recent studies suggest that intracellular trafficking of Wnt signaling components is important, but underlying mechanisms are not well known. Here we show that Klp64D, the Drosophila homolog of Kif3A kinesin II subunit, is required for Wg signaling by regulating Arm during wing development. Mutations in klp64D or RNAi cause wing notching and loss of Wg target gene expression. The wing notching phenotype by Klp64D knockdown is suppressed by activated Arm but not by Dsh, suggesting that Klp64D is required for Arm function. Further, klp64D and arm mutants show synergistic genetic interaction. Consistent with the genetic interaction, Klp64D directly binds to the Arm repeat domain of Arm and can recruit Dsh in the presence of Arm. Overexpression of Klp64D proteins mutated in the motor domain causes dominant wing notching, indicating the importance of the motor activity. Klp64D shows overlapping subcellular localization with Arm and Dsh to intracellular vesicles. In klp64D mutant, Arm is abnormally accumulated in vesicular structures including Golgi, suggesting that intracellular trafficking of Arm is affected. Taken together, it is proposed that Klp64D is essential for Wg signaling by trafficking of Arm via the formation of a conserved complex with Arm.
Wingless(Wg)/Wnt 신호는 후생동물 발생에 필수적이다. Armadillo(Arm)/ $\beta$ -catenin Dishevelled (Dsh)는 Wnt 신호가 세포 내로 전달되는데 핵심적인 역할을 하는 구성요소들이다. 최근의 연구들에서, Wnt 신호를 구성하는 단백질들의 ‘세포 내 이동 (intracellular trafficking)’ 에 대한 중요성이 제시되었으나, 이에 대한 자세한 작용기작은 아직 잘 알려져 있지 않다. 우리는 초파리에서 Klp64D (사람의 Kif3A kinesin II 상동단백질)가 초파리 날개 발생 과정 동안 Arm를 조절함으로써 Wg 신호에 관여한다는 것을 밝혔다. Klp64D가 돌연변이 되거나 RNAi에 의해 양이 감소 되면, 초파리 날개 가장자리 부분이 정상적인 형태가 아닌 톱니바퀴 모양처럼 변하게 되는 표현형 (wing notching)이 나타나고, Wg 신호전달에 의해 유도되는 유전자 (Wg target gene) 들의 발현이 감소된다. Klp64D 발현 양이 줄어들어서 생기는 변형된 날개 표현형은 활성화된 Arm에 의해 억제되어 정상 날개 모양이 되지만, 활성화된 Dsh에 의해서는 억제 되지 않아 정상 날개 모양을 보이지 않는다. 이러한 사실은 Klp64D가 Arm 기능에 필요하다는 것을 보여준다. 더욱이, Klp64D와 Arm 가 동시에 돌연변이 되면 유전적 상호작용에 의해 더욱 변형된 날개 표현형을 보여주었다. 또한, 이들의 유전적 상호작용과 일치하는 결과로 Klp64D는 Arm repeat domain 에 직접적으로 결합하고, 이를 통해 Dsh를 끌어들일 수 있음도 확인되었다. Klp64D의 motor domain이 돌연변이 된 Klp64D의 과량 발현은 wing notching 을 유발하며, 이는 Klp64D의 motor domain의 역할이 중요하다는 것을 나타낸다. Klp64D는 여러 ‘세포 내 소낭 (intracellular vesicles)’ 에서 Arm 및 Dsh와 함께 존재하며, Klp64D 돌연변이는 Arm가 Golgi를 포함하는 세포 내 소낭 구조에 비정상적으로 축적되는 것을 유발하였다. 이는 Klp64D가 Arm의 세포 내 이동에 중요함을 의미한다. 사람의 Klp64D 상동 유전자인 Kif3A도 $\beta$ -catenin과 직접적으로 붙으며, Klp64D RNAi에 의해 생긴 표현형을 정상으로 돌려놓는다. 종합적으로, 이 모든 결과들은 Klp64D가 진화적으로 잘 보존된 Wg 신호전달과정의 필수적인 요소이며, 이를 위해 Arm과 함께 단백질 복합체를 이루고, 이를 통해 Arm 의 세포 내 이동에 관여하고 있음을 시사한다.
