Wnt/Wg family proteins are secreted morphogens essential for embryonic development and adult homeostasis in all metazoans. Mechanisms for the secretion of Wg and composition of extracellular Wg are, however, still largely unknown. Here, I show that a fly ADAMTS (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs) named Sol narae (Sona) is essential for larval tissue growth and adult appendage formation. EMS mutagenesis screening was carried out to obtain suppressors that can suppress lethality induced by overexpression of Sona, and one of the suppressors turned out to have a nonsense mutation in wntless (wls) gene. Wls is essential for Wg secretion, suggesting that Sona may be involved in Wg signaling pathway.
Genetic analysis demonstrated that the loss of Sona reduced both Wg signaling and Wg secretion. Sona and Wg specifically colocalized in early endosomes and were enriched on exosomes. Interestingly, Wg fragments were generated on exosomes only in the presence of protease-active Sona, demonstrating that Sona’s protease activity is essential for cleaving Wg. The cleavage separates the soluble C-terminal domain (CTD) from the membrane-bound N-terminal domain (NTD) of Wg. The CTD was uniquely abundant in the region distant from Wg-producing cells. Wg-CTD participates in regulation of cell proliferation, which is one of known Wg activities. Therefore, I propose that Sona is required for the formation of functional CTD that can travel farther than other forms of Wg in extracellular space.
Wnt/Wg family 단백질들은 모든 후생동물에서 배아 발생을 비롯하여 성체의 항상성 유지에 이르기까지 매우 중요한 역할을 담당하는 분비성(secreted) 형태발생 단백질로 알려져 있다. 하지만, 아직까지도 Wg의 분비 매카니즘과 세포 밖에서의 이동 경로에 대해서 알려진 바가 적고, 이에 대한 연구도 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 Sol narae (솔나래, Sona) 라고 명명한 Drosophila ADAMTS (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs)의 기능에 대해 연구를 진행 하였으며, 이 Sona가 조직 성장(Tissue growth)과 성체 부속 기관 형성(appendage formation)에 매우 필수적인 단백질이라는 사실은 확인하였다. 이러한 Sona가 어떠한 유전자와 상호작용하는지 찾기 위하여, EMS mutagenesis screening을 통해 Sona의 기능을 억제하는 돌연변이를 만들었고, 이를 다양한Genetic mapping을 통해 돌연변이가 발생한 유전자 위치를 확인하였다. 이 중 Wg 분비에 핵심적인 역할을 하는 wntless (wls) 라는 유전자에 nonsense mutation이 발생한 것을 확인하였으며, 이는 Sona가 Wg signaling pathway과 관련된 단백질이라는 사실을 의미하고 있다. 이를 근거로 하여 다양한 Genetic analysis을 수행하였으며, 그 결과 Sona의 level이 감소함에 따라 Wg signaling과 Wg 분비 모두 감소하는 경향을 보였으며, Sona의 과발현(overexpression)에 의해서는 Wg signaling이 증가하는 현상을 확인할 수 있었다. 또한 Sona와 Wg가 세포 내에서 Rab5 endosome와 Rab7 endosome을 거쳐 분비성 exosome이란 소낭(vesicles) 상태로 세포 밖으로 함께 분비된다는 사실을 확인 할 수 있었다. 특히, 이때 Sona의 activity에 따라 특이적으로 exosome에서 Wg가 절단되는 현상이 나타났으며, 결과적으로 Sona에 의해 Full length Wg가 잘라져서 membrane-bound NTD와 soluble CTD로 나뉘게 된다는 결론을 내릴 수가 있었다. 이렇게 형성된 soluble CTD fragment는 다른 형태의 Wg보다 분비 세포로부터 멀리 떨어진 Wg 반응 세포까지 이동이 가능하며, Wg 기능 중에 하나로 알려진 세포 증식(cell proliferation) 조절과 관련된 역할을 하는 것으로 보인다. 그러므로 본 연구를 통해 Sona가 exosome에서 full length Wg을 절단함으로서 세포 증식 조절을 담당하는 soluble Wg CTD 을 생성한다는 사실은 확인하였다.
