全 文 ：第23卷 第4期
2011年4月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 23, No. 4
Apr., 2011
文章编号：1004-0374(2011)04-0376-09
R-spondin：一个新的Wnt信号通路相关蛋白家族
的研究进展
陈　晨，李　筠，刘云章，周建峰*
(中国海洋大学医药学院，分子医学生物学实验室，青岛 266003)
摘　要：R-spondin(Rspo)是近年来新发现的蛋白家族，包括 4个成员 (Rspo1~4)。已报道 Rspo蛋白家族所
有成员均为分泌性蛋白，均有两个富含半胱氨酸的 furin-like结构域、1个 TSP1结构域和富含碱性氨基酸
的 C端区域。Rspos通过激活并协同Wnt/β-catenin信号通路参与对细胞增殖和分化的调控，影响骨骼、肌肉、
血管等组织的发育以及肢体和性腺的形成，并在多种疾病的发生过程中起重要作用。该文结合最新研究进展，
就 Rspo家族蛋白的结构、主要功能及其对经典Wnt信号通路的调控机理做一综述。
关键词：R-spondin；Wnt/β-catenin；发育；疾病
中图分类号：Q51 文献标识码：A
R-spondin: a new protein family linked to Wnt signal
CHEN Chen, LI Yun, LIU Yun-Zhang, ZHOU Jian-Feng*
(School of Medicine and Pharmacy, Ocean University of China, Qingdao 266003, China)
Abstract: R-spondins (Rspos) are a recently described family including 4 proteins (Rspo1-4). Rspo proteins are all
secreted proteins, which contain two furin-like cysteine-rich domains, a thrombospondin type 1 repeat and a
C-terminal region enriched with basic charged amino acids. These proteins have been proposed to activate and
synergize with the Wnt/β-catenin signaling pathway. Rspos are involved in cell proliferation, differentiation, as well
as muscle development, bone formation, vasculogenesis, limb and gonad morphogenesis, even associated with
many human diseases. This review will highlight recent progress in understanding the protein structures and
functions of Rspo protein family, as well as its modulation activities in regulating the Wnt/β-catenin signaling
pathway.
Key words: R-spondin; Wnt/β-catenin; development; disease
收稿日期：2010-11-11； 修回日期：2010-12-12
基金项目：教育部新世纪人才支持计划(NCET-10-
0723)和淡水生态和生物技术国家重点实验室开放基金
(2011FB14)
*通讯作者：E-mail: jfzhou@ouc.edu.cn; Tel: 0532-
82032957
Wnt信号通路调节控制着许多生命过程，包括
细胞形态与功能的分化及维持、免疫、应激、细胞
癌变与细胞凋亡等。Wnt通路在胚胎发育、器官形
成等生理过程中，以及在细胞癌变、肿瘤侵袭等病
理过程中均发挥重要调控作用，已经成为细胞生物
学和分子生物学研究的一大热点 [1-4]。
Wnt信号通路是一个繁杂的信号网络，主要包
括 3条途径：β-catenin介导的经典途径、JNK介导
的 Planer细胞极性 (PCP)途径以及 Ca2+介导的Wnt/
Ca2+途径 [5-7]。其中，对Wnt/β-catenin通路的研究最
为深入。Wnt/β-catenin通路的主要成分包括：配体
(Wnt家族分子 )、跨膜受体 (Frizzled家族分子和
LRP5/6)、胞浆调节蛋白 (Dsh/Dvl、APC、Axin、
GSK-3β、β-catenin等 )，以及核内转录因子 (Tcf/
Lef家族 )等 [1,2,4,8-10]。该通路在进化过程中高度保守，
陈　晨，等：R-spondin：一个新的Wnt信号通路相关蛋白家族的研究进展第4期 377
通过Wnt配体与胞膜上的 Frizzled和 LRP5/6共受
体结合后稳定胞质内 β-catenin，并通过 β-catenin入
核，结合Tcf/Lef转录因子来调节靶基因的表达水平，
影响细胞增殖、细胞存活和细胞命运 [1,2]。
近期研究发现，这一重要的信号系统还受到
R-spondin蛋白家族调控。R-spondin蛋白家族成员
可以激活Wnt/β-catenin信号通路，并在生物体的组
织分化、器官形成以及疾病发生过程中发挥重要作
用 [11-22]。本文就 R-spondin家族蛋白的结构与功能
及其调控经典Wnt信号通路机理的最新研究进展作
一综述。
1　Rspo的发现
2002年，Chen等 [23]在人胚胎的脑 cDNA文
库中发现了一个新基因——hPWTSR，其蛋白结构
包括 1个 TSP1结构域和 N端的富含半胱氨酸的区
域，在人正常的胎盘、肺和肌肉组织中均有表达。
之后该基因被确认为人 Rspo3基因。
2004年，Kamata[24]在小鼠 NSC-19细胞系中
发现了一个隶属于 TSP家族的新基因，该基因在中
枢神经系统，特别是顶板和神经上皮的交界部位表
达量较高。因此，该基因被命名为 R-spondin(roof
plate-specific spondin)。该研究组发现同时敲除
Wnt1与 Wnt3后，小鼠 Rspo1在脊髓中的表达量显
著减少。该研究首次揭示了 Rspo与Wnt之间可能
存在相互作用。
2004年，Kazanskaya等 [11]发现爪蟾 Rspo2可
以激活 β-catenin信号系统，进一步研究发现小鼠
Rspo1~3以及人 Rspo2、Rspo3也具有类似作用。
此外，在爪蟾以及小鼠的发育过程中，Rspo基因的
表达部位与一些Wnt配体的表达区域重合，表明
Rspo很可能与Wnt信号通路关联密切。该研究为
Rspo蛋白家族与Wnt间的相互作用提供了更直接
的证据。
2　Rspo蛋白的结构及特点
R-spondin蛋白家族包括 4个成员 (Rspo1~4)，
其序列相似度为 40%~60%，并且具有相似的结构
模式 [13]。迄今为止报道的所有 Rspo蛋白都包含 4
个主要功能区：2个相邻的 furin-like结构域 (furin-
like cysteine-rich domain)、1个TSP1结构域 (thrombospondin
type 1 domain)以及富含碱性氨基酸的 C端区域 [13,22]
(图 1)。
Rspo蛋白作为典型的分泌型蛋白，其 N端都
具有一段长度为 20~25个氨基酸的信号肽 [14]。信号
肽之后为 2个相邻的 furin-like结构域，富含半胱氨
酸，是 Rspo蛋白结构中最保守的区域 [13]。对爪蟾
Rspo2[11]、小鼠 Rspo3[14]、人 Rspo1[20]以及小鼠 Rspo2[21]
的研究发现，furin-like结构域对 Rspo蛋白激活经
典Wnt信号通路的功能起决定作用，删除其中任意
一个 furin-like结构域，Rspo蛋白都将丧失其对
Wnt/β-catenin信号通路的激活作用 [11]。Nam[14]发
现Rspo可以分别与 LRP6、Fzd以及Wnt1蛋白结合，
删除两个 furin-like结构域后，Rspo丧失与 LRP6、
Fzd以及Wnt1的结合作用；另外 Rspo与 LRP6以
及Wnt1可以协同激活 β-catenin信号，删除两个
furin-like结构域后，Rspo与 LRP6和Wnt1的协同
作用被显著抑制。Kim等 [22]研究发现，furin-like
结构域对 Rspo激活 β-catenin信号的作用不仅是必
需而且是充分的，不同 Rspo蛋白的活性强度由其
本身的两个 furin-like结构域决定。Li等 [25]为进一
步研究两个 furin-like结构域中起关键作用的氨基酸
位点，根据无趾症中 Rspo4氨基酸点突变构建了相
应的 3个 Rspo2点突变体，其突变位点均位于 2个
furin-like结构域中。荧光素酶报告基因结果显示 3
个 Rspo2点突变体对 β-catenin信号的激活作用显著
减弱，其中 Rspo2/C78Y和 Rspo2/C113R突变体抑
制了 Rspo2的分泌活性，而 Rspo2/Q70R突变体改
变了 Rspo2的功能。该研究组同时构建了仅包含 2
个 furin-like结构域的 Rspo2衍生物 (Rspo2-2F)，该
衍生物既可激活Wnt/β-catenin信号通路，还可与
Wnt3a协同作用共同激活 β-catenin信号。突变了
Q70R位点的 Rspo2衍生物 (Rspo2-2F/Q70R)丧失
了对 β-catenin信号的激活能力，但仍可与Wnt3a
协同作用。
在对小鼠 Rspo1、Rspo2和 Rspo3的研究中发
现，Rspo的 TSP1结构域不仅在结构上类似于
mindin的 TSP1结构域和 F-spondin的第五个 TSP1
结构域，并且同样具有结合细胞表面肝素的能力。
另外，Rspo的C端尾巴则可以加强这种结合能力 [14,21]。
Ayadi[26]对人 Rspo4的 TSP1结构域进行了立体结
图1 Rspo蛋白结构模式图
S：信号肽序列，signal peptide sequence；
Fu：furin-like结构域，furin-like cysteine-rich domain；
TSP1：TSP1结构域，thrombospondin type 1 domain
生命科学 第23卷378
构模拟实验，发现该结构域中由于碱性氨基酸的存
在形成一个大的正电荷区域，其中色氨酸和精氨酸
排列形成凹槽状结构。F-spondins与 TRAP蛋白的
TSP1结构域中也存在类似结构，但这种结构本身
对肝素的结合效率并不高。而 Rspo4的 C端区域存
在与肝素序列相配的碱性氨基酸簇。因此，Rspo4
的 TSP1与 C端区域很可能形成一个可与肝素结合
的连续表面。
软件分析显示在 Rspo的 C端区域可能存在核
定位序列 [13,27]。Kamata[24]分别转染 FLAG标记的
小鼠 Rspo1到 COS7和 HEK293细胞系中。免疫组
化结果显示 FLAG标记的 Rspo1蛋白主要分布在
COS7的细胞核中；Western blot结果表明，HEK293
的细胞核裂解物中包含 Rspo1蛋白。Kocer等 [28]分
别转染山羊的全长 Rspo1和第二个 ATG启始的
Rspo1至 COS7细胞系中，只有第二个 ATG启始的
Rspo1(缺少信号肽 )定位在细胞核中，而且在山羊
卵巢内 Rspo1是不进细胞核的。迄今为止，尚未有
Rspo蛋白在体内环境中进细胞核的报道。
3　Rspo的生物学活性
3.1　Rspo对动物生殖系统发育的影响
已有研究表明，人、小鼠、山羊、鸡、海龟和
斑马鱼的 Rspo1在卵巢中表达水平较高 [28-31]；
Kocer等 [28]研究发现，Rspo1蛋白定位于山羊卵巢
的生殖细胞膜上；Chassot等 [32] 研究表明， Rspo1(−/−)
小鼠卵巢中生殖细胞减数分裂终止。这些实验结果
都表明，Rspo1很可能在生殖细胞的发育和减数分
裂过程中起重要作用。另外，Chadi等 [33]发现
Rspo1影响乳腺发育过程中上皮组织的形态发生，
乳腺上皮中的 Rspo1信号是乳腺正常发育所必需的。
动物的性别表型取决于其性腺的性别分化，
Sry和 Sox9控制雄性生殖系统的发育，而经典Wnt
通路和 FOXL2是雌性生殖系统发育必需的 [32]。
Tomizuka等 [34]发现 Rspo1通过促进Wnt4/β-catenin
信号转导途径在小鼠卵巢发育过程中发挥重要作
用。敲除 Rspo1的 Rspo1(−/−)小鼠中 Wnt4的表达
显著降低，并且出现卵母细胞损耗、雄性激素异常
表达、形成雄性体腔等雄性化表型 [34,35]。将
Rspo1(−/−)小鼠与羊 Rspo1转基因小鼠杂交，其
XX后代生殖能力正常并且雄性化表型被显著抑制，
表明过表达羊 Rspo1可以挽救 Rspo1敲除小鼠的性
别转换症状 [36]。多项研究发现，控制雌性生殖系统
发育的 Rspo1/β-catenin途径与控制雄性生殖系统发
育的 Sry信号途径可以相互抑制 [35,37]；但是过表达
羊 Rspo1并不能挽救 Sry过表达引起的 XX小鼠雄
性化表型 [36]。
Rspo2同样可以调节雌性生殖系统发育。Choi
等 [38]在小鼠中敲除对卵母细胞发生起重要作用的
Nobox基因后，小鼠卵巢中 Rspo2表达水平显著下
降，显示 Rspo2可能在 Nobox下游调控卵母细胞发
育。Nam等 [39]构建了阻断 Rspo2表达的小鼠模型，
其中 Rspo2(+/−)雄性小鼠生殖能力正常，而 Rspo2
(+/−)雌性小鼠在 4~5个月之后大部分不育，表明
Rspo2对于雌性生殖能力的维持具有重要作用。类
似于小鼠中的实验结果，Kocer等 [28]在对山羊性腺
发育的研究中发现，Rspo1与 Rspo2表现出性别依
赖型表达模式，在卵巢中表达均较高。与 Rspo1不
同的是山羊 Rspo2的表达模式受到 PIS突变的显著
影响。
3.2　Rspo对动物骨骼、肌肉和肢体发育的影响
近年来研究发现，骨骼发育受Wnt/β-catenin
信号通路调控 [1,40-42]。Wnt/β-catenin信号通过促进
成骨细胞的发育、分化和激活 OPG(osteoprotegerin)
基因表达等途径控制动物骨骼的发育 [43-48]。Rspo1
可以协同Wnt3a激活Wnt/β-catenin信号途径，促
进成骨细胞的分化和 OPG基因的表达。向 C2C12
细胞系及小鼠原代成骨细胞系的培养液中同时添加
少量 Rspo1和Wnt3a蛋白后，成骨细胞分化标记基
因 ALP和 OCN的表达水平显著提高；单独添加
Rspo1或Wnt3a蛋白，不能促进或只能轻微促进
ALP和 OCN的表达。OPG基因的表达同样受到
Rspo1以及Wnt3a的协同激活。Rspo1与Wnt3a促
进成骨细胞分化和 OPG基因表达的协同作用可以
被 Dkk1抑制 [49]。而Wnt11引起的成骨细胞的成熟
和矿化则通过 Rspo2介导 [50]。
Kazanskaya等 [11]对爪蟾的研究发现，Rspo2
通过激活经典Wnt信号通路，促进 β-catenin介导
的胚胎肌肉发生，而敲降 Rspo2可以显著地阻抑这
一过程，表明 Rspo2对于依赖于Wnt的胚胎肌肉发
生过程非常必要。
Nam等 [19]利用整胚原位杂交方法对小鼠
Rspo1~4在胚胎肢体中的表达情况进行分析结果表
明，在不同发育时期 (E10.5~E14.5)的小鼠肢体中
均可以检测到 Rspo1~4的表达，但每个基因的表达
部位有所区别，提示 Rspo1~4在小鼠肢体发育过程
中可能具有不同作用。
多个研究组构建了 Rspo2功能缺失小鼠模型，
陈　晨，等：R-spondin：一个新的Wnt信号通路相关蛋白家族的研究进展第4期 379
发现纯合突变体 Rspo2(−/−)小鼠出生致死 [16,39]。早
期 Rspo2(−/−)小鼠胚胎的肢体，特别是后肢的发育
明显缺陷，左侧后肢缺陷尤为严重。在这些发育缺
陷的部位中，AER(apical ectodermal ridge)相关基因
FGF4、FGF8和 BMP4的表达受到抑制，同样受到
抑制的还有Wnt/β-catenin的靶基因 Axin2和 Sp8以
及极性中心相关基因 Shh[16,39,51]。进一步研究表明，
Rspo2通过激活 LRP6介导的经典Wnt通路维持动
物肢体正常形态发生 [16,21,39,51]。
Rspo与指甲发生密切相关。E10.5~E14.5时期
小鼠指甲区域的间叶细胞中可以检测到 Rspo2、
Rspo3与 Rspo4的表达 [19,52]。Rspo2(−/−)小鼠不能
发育形成指甲结构 [16]。分析无趾症患者的 DNA发
现，所有患者的 Rspo4基因内部均出现碱基缺失、
插入、替换等突变，造成氨基酸缺失、替换、移码
或剪切突变，其中绝大多数突变发生在第二和第
三个外显子上 (分别编码第一、二个 furin-like结构
域 )[15,27,52-54]。
3.3　Rspo对动物消化系统和呼吸系统发育的影响
Kim[12]利用 Knock-in技术构建了免疫球蛋白 κ
启动子控制下的转基因小鼠模型，发现 Rspo1嵌合
体小鼠的小肠直径增大、长度和重量明显增加，结
肠长度也有所增加。这种促增殖作用与促进
β-catenin的激活有关，但并不完全依赖于经典Wnt/
β-catenin信号途径 [12,13]。进一步研究发现人的其他
Rspo基因 (Rspo2~4)同样可以激活 β-catenin，并促
进胃肠道上皮细胞增殖 [13]。
随后该研究组将体外重组的 Rspo1蛋白注射入
Wnt报告小鼠模型——TOPGAL小鼠中，并对其舌、
胃、肺、肝、小肠、大肠、皮肤和生殖腺进行了检测，
结果显示舌是 Rspo1的特定应答组织 [55]。Rspo1通
过激活 β-catenin信号促进舌黏膜基层上皮细胞增
殖，致使舌黏膜增生。
Nam等 [39]发现 Rspo2(−/−)纯合突变小鼠肺部
发育缺陷。Bell等 [21]通过 footless插入突变得到
Rspo2单基因突变品系 Rspo2Tg/Tg小鼠，其喉部、气
管、支气管出现畸形，肺部发育不全。这些功能缺
失模型显示 Rspo2影响动物呼吸系统特别是肺部的
发育。
3.4　Rspo对血管发生的调节
敲除 Rspo3的小鼠胚胎血管不能侵入绒毛膜
中，胚盘发育严重缺失，致使 Rspo3(−/−)纯合子代
发育异常，出生前即死亡，提示 Rspo3可能影响血
管发生和发育 [17]。Kazanskaya等 [56]进一步研究发现，
Rspo3(−/−)小鼠胚盘中 VEGF的表达受到抑制，致
使小鼠尿囊与绒毛膜间血管发育缺陷。在爪蟾中
Rspo3通过 VEGF信号途径促进新生血管发生，并
抑制造血细胞分化，从而调节造血细胞与上皮细胞
分化之间的平衡，促进血管发生和发育。此外，向
多种人血管上皮细胞系中添加体外重组的 Rspo2，
可以促进细胞增殖与体外血管生成，进一步添加
Dkk1则可以抑制 Rspo2的作用。因此，Rspo蛋白
很可能通过经典Wnt通路激活 VEGF信号促进血
管发生。
3.5　Rspo的其他生物学活性
Rspo1可以介导 TCDD(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-
p-dioxin)削弱尾鳍再生的作用。Mathew等 [57]在研
究斑马鱼尾鳍再生模型时发现，TCDD可以引起
Rspo1异常表达，并通过 LRP6激活经典Wnt信号，
导致 Sox9b表达水平降低，从而抑制尾鳍再生过程；
但是由 TCDD引起 AHR的激活到 Rspo1过量表达
之间的信号转导途径尚未明确。
在 β细胞中，Rspo1可以激活Wnt/β-catenin信
号，促进 β细胞增殖，抑制细胞凋亡，并促进胰岛
素分泌 [58]。
Rspo2与狗的皮毛性状有关。在具有胡须和眉
毛的狗中发现 Rspo2的 3UTR区域中有一段 167 bp
的插入突变，导致 Rspo2表达上调 [59]。
最新研究发现 Rspo3与体脂分布相关。统计结
果显示包括 Rspo3位点在内的 14个 SNP与腰臀比
密切相关。Rspo3对女性的影响更加显著，表现出
明显的性二型性 [60]。
4　Rspo与疾病
Wnt信号通路调控许多生理和病理过程，作为
Wnt信号通路的上游调控分子，Rspo具有重要的生
理学和病理学研究价值：一方面 Rspo具有重要的
生物学功能，其基因序列发生变异或表达量的异常
导致多种疾病；另一方面 Rspo可以通过调控经典
Wnt信号通路应用于多种疾病的治疗。
4.1　Rspo与疾病发生
Rspo与癌症发生相关。早期研究发现，在一
些卵巢癌和胃癌患者样本中 Rspo1表达量增加 [11]，
但Rspo1转基因小鼠并未表现出明显的癌变倾向 [13]。
利用MMTV(mouse mammary tumor virus)插入突变
技术构建小鼠癌症模型并进行高通量分析，筛选到
一系列新的潜在的癌基因，其中包括 Rspo2和
Rspo3[61-63]。Theodorou等 [63]将正常的HC11细胞 (一
生命科学 第23卷380
种 p53缺乏的乳腺上皮细胞系 )转染 Rspo3后注射
入小鼠体内，可以引起 HC11细胞癌变并形成肿瘤，
其效果类似于已知癌基因 Wnt1，证明 Rspo3为癌
基因。Starr等 [64]通过转座子插入突变技术对小鼠
模型进行大规模遗传筛选，发现了 77个可能与结
肠癌相关的基因，其中包括 Rspo2。
Parma等 [29]发现人 Rspo1突变导致 XX性别
转换，其症状类似于 Wnt4发生突变后引起的表型
变化 [65]。Rspo1发生插入突变，导致 XX雌性的生
殖腺不能正常形成，同时伴随皮肤缺损、掌趾角化
过度 (palmoplantar hyperkeratosis，PPK)、易感皮肤
鳞状细胞癌 (squamous cell carcinoma，SCC)等症状。
对另一种退行性疾病无趾症的遗传学分析发
现，Rspo4序列中尤其是第二、三个外显子 (编码
2个 furin-like结构域 )区域发生碱基缺失、插入、
替换等突变，将导致指甲缺失或发育不全 [15,27,52-54]。
4.2　Rspo与疾病治疗
Kim等 [12]发现经过化疗药物 5-氟尿嘧啶 (5-
FU，5-flurouracil)处理的小鼠肿瘤模型服用 Rspo1
后，黏膜炎和体重失重症状明显减轻。Zhao等 [55]
研究发现，Rspo1可以促进小鼠舌黏膜上皮细胞增
殖，减轻由化疗药物和 /或辐射引起的口腔黏膜炎
乃至舌溃疡症状。
基于 Rspo1 促进胃肠道上皮细胞增殖的作
用 [12,13]，多个研究组对 Rspo1应用于肠炎类疾病治
疗的潜力进行了研究。Zhao等 [66]构建了 3种结肠
炎小鼠模型并添加体外重组的 Rspo1蛋白进行治疗
处理，发现 Rspo1可以促进肠腺上皮细胞分裂，加
速肠腺及小肠绒毛的再生，从而保持小肠和大肠肠
黏膜完整，减轻发炎、腹泻、直肠出血等结肠炎症状。
Bhanja等 [67]发现 Rspo1可以激活 β-catenin信号通
路，促进小肠腺上皮细胞增殖并减少细胞凋亡，促
进辐射后小肠腺再生，并改善由辐射引起的小肠消
化不良综合征。与对照组相比，注射了腺病毒表达
载体 AsRspo1的小鼠模型，其经过全身或腹部辐射
处理后的存活率显著提高，而且辐射对肿瘤细胞的
毒性效果并未受到影响，提示 Rspo1可以应用于改
善由辐射引起的胃肠综合征 (radiation-induced
gastrointestinal syndrome，RIGS)。
此外，最新研究发现 Rspo1的治疗处理可以促
进成骨细胞分化，减轻关节炎小鼠模型中的骨质损
害症状 [68]。鉴于 Rspo可以促进成骨细胞分化、帮
助骨骼修复和重塑的作用 [69]，Rspo有望应用于多
种骨髓瘤的治疗。
5　Rspo对Wnt的调控机理
传统观点认为，经典Wnt信号通路的激活依
赖于其上游Wnt/Fzd/LRP复合体的激活。在没有
Wnt配体刺激的基础状态下，胞浆中 β-catenin与
APC、Axin、GSK-3β、CK1α相互作用形成“多蛋
白降解复合体”，使 β-catenin被蛋白酶体降解，在
胞质内保持较低水平；同时，核内 Tcf/Lef转录因
子与多种转录抑制蛋白结合，使Wnt信号保持关
闭状态 [8,70-75]。当Wnt配体结合并激活胞膜上的
Frizzled(Fzd)和 LRP5/6共受体时，可抑制降解复合
体中 GSK-3β对 β-catenin的磷酸化作用。未磷酸化
的 β-catenin在胞质中大量积聚并被转运至细胞核
中，结合 TCF/LEF因子形成转录激活复合体，激
活下游特定靶基因的转录 [2,8,72-74,76-78]。
目前大多数研究发现，Rspo的生物学活性都
是通过其对Wnt/β-catenin信号系统的调控来实现
的。一方面 Rspo 自身表达量的增加即可以激活
Wnt/β-catenin 信号通路 [11,12,14,20,21,49,57]，另一方
面 Rspo 表现出与 Wnt、Fzd 和 LRP6 的功能协
同性 [11,12,14,18,20,21,49]。另外，在生物体发育过程中，
Rspo 基因的表达与一些 Wnt 配体的表达区域重
合 [11,19,24,33]，而缺失了 Rspo的实验对象表现出与缺
失Wnt配体或受体相类似的表型 [15,17,29]，表明 Rspo
与Wnt具有密切联系。Kazanskaya等 [11]研究爪蟾
时发现，Rspo2对Wnt/β-catenin信号途径的影响发
生在 Dsh/Dvl或其上游水平。此后研究者集中在
Wnt受体层面对 Rspo调节Wnt的机理进行研究，
并依据 Rspo与Wnt受体 Fzd和 LRP6的结合情况，
建立了几种调控模型。
Nam等 [14]首先利用荧光酶素报告基因方法检
测了 LRP6、Fzd8与小鼠 Rspo3的协同作用，其结
果表明，LRP6 可以明显地促进 Rspo3 对 Wnt/
β-catenin信号的激活效应，而 Fzd8对 Rspo3的激
活效应没有协同作用，而且 Fzd8也不能进一步增
强 Rspo3与 LRP6的共同作用，表明 Rspo3很可能
是通过 LRP6而不是 Fzd8介导对经典Wnt信号的
激活。该研究组利用细胞系进一步检测了小鼠的
Rspo3与 LRP6、Fzd的结合情况，将 HA标记的小
鼠 Rspo3(Rspo3-HA)、人 IgG标记的小鼠 Fzd8的
CRD区域 (Fzd8CRD-IgG)以及人 LRP6的胞外结构
域 (LRP6N-IgG)共转染至 293T细胞中，随后将细
胞裂解产物免疫沉淀后进行 Western blot，发现
Rspo3与 LRP6和 Fzd均可以结合，而且与 LRP6
陈　晨，等：R-spondin：一个新的Wnt信号通路相关蛋白家族的研究进展第4期 381
的结合效率更高。之后，他们分别得到体外重组的
HIS标记的小鼠 Rspo1、Rspo3与 Fzd8CRD-IgG和
LRP6N-IgG融合蛋白，体外结合实验显示 Rspo1、
Rspo3 与 Fzd8CRD-IgG 和 LRP6N-IgG 都能结合，
而且与 LRP6的结合效率更高。该研究组又用同样
的体外结合实验方法对小鼠 Rspo1-Myc/His 与
LRP6N-IgG及 Fzd8CRD-HA的结合效率进行了检
测，没有发现Rspo1/LRP6/Fzd8三聚体的存在。因此，
他们推测 Rspo蛋白与受体之间可能存在三种作用
方式：一种是 Rspo通过 LRP6介导激活经典Wnt
信号；第二种是 Rspo同时结合 LRP6及其他 Fzd
蛋白以激活经典Wnt信号；第三种是 Rspo通过结
合 Fzd蛋白激活非经典Wnt信号。
Wei等 [20]同样通过体内、体外实验系统研究
了 Rspo与 LRP6及 Fzd的结合情况。标记了碱性
磷酸酶的蛋白与细胞表面受体结合后发生显色反
应，他们利用这一特性设计了体内试验，将体外重
组的碱性磷酸酶标记的人 Rspo1蛋白与分别转染了
LRP6、Fzd1、Fzd2、Fzd5和 Fzd8的 COS7细胞孵育，
显色结果表明，人 Rspo1可以结合 LRP6，不结合
Fzd1、Fzd2、Fzd5和 Fzd8。该研究组又通过固相
酶联结合法检测了人 Rspo1-AP与小鼠 Fzd8CRD-
IgG和人 LRP6的胞外结构域 (LRP6N-IgG)之间的
结合情况，结果表明人 Rspo1与 LRP6结合牢固，
而与 Fzd8几乎不结合。因此，他们认为 LRP6是
Rspo蛋白的高亲和力受体。
另外，早期 Kazanskaya等 [11]报道爪蟾 Rspo2
与 LRP6和 Fzd都没有结合作用，推测可能存在其
他作用因子。Nam[14]分析可能因为爪蟾 Rspos与受
体的结合效率较低，以致于 Kazanskaya等所采用
的方法难以检测到爪蟾 Rspo与 LRP6和 /或 Fzd的
有效结合。
除此之外，Binnerts 等 [18] 和 Kim 等 [22] 依据
LRP6的内化机制构建了一个全新的Rspo作用模型：
Rspo并不直接结合 LRP6，而是通过结合 Krm，阻
止 Dkk/Krm介导的 LRP6内化，使 LRP6在细胞膜
上积聚，从而激活经典Wnt信号通路。但是，其他
研究者对这一模型提出了质疑：同时敲除 Krm1/
Krm2的小鼠并没有表现出类似于阻抑Rspo的表型，
并且在同时缺失两个 Krm基因的细胞系中，Rspo
同样可以激活 β-catenin信号途径 [21,79]。
由于所选择的表达时间、采用的模式生物和
检测的作用位点等因素的不同，研究者在 Rspo对
Wnt/β-catenin信号通路调控机制的看法存在较大
差异，甚至结论相悖 [4]。我们通过分析以上假说
发现，不论其假说中与 Rspo3结合的受体如何不
同，其研究结果均提示 LRP6在 Rspo对经典Wnt
信号通路的激活效应中作用显著。一方面 Rspo蛋
白可以促进LRP6磷酸化，直接激活 β-catenin途径，
而这种激活作用可以被 LRP6的抑制因子 Dkk1抑
制 [11,12,14,20,21,57]，同时，LRP6可以协同 Rspo3激活
经典 Wnt 信号 [14,20]；另一方面 Bell 等 [21] 发现，
Rspo对Wnt/β-catenin的激活能力依赖于 LRP6的
第二个 EGF-like 结构域。这些研究结果表明，
LRP6在 Rspo对Wnt的激活作用中发挥十分重要
的作用。
此外，Kazanskaya等 [11]研究发现 Rspo基因往
往与Wnt共表达，且依赖于Wnt进行表达，形成
Wnt→Rspo→Wnt的表达模式。Friedman等 [50]研究
成骨细胞时发现，Wnt11通过 β-catenin激活 Rspo2
表达，而 Rspo2的增加进一步激活 β-catenin信号，
从而形成正反馈作用。这些研究表明 Rspo与Wnt
很可能形成一个正调控循环，可以进一步放大Wnt/
β-catenin信号的效果 [4]。
6　展望
Rspo是一个在进化上相当保守的蛋白家族。
Rspos调控动物的生长发育过程，包括血管、肌肉、
骨骼等组织的形成以及动物肢体、生殖、消化和呼
吸系统的发育，同时也与多种细胞的增殖与分化过
程密切相关。不同 Rspo基因的突变对动物的发育
造成不同程度的影响，产生不同的表型，有的甚至
是致死性的。
目前研究已经揭示 Rspo蛋白家族的诸多重要
功能，但由于其发现时间尚短且功能复杂，对其研
究才刚刚起步，诸多问题有待阐明，主要表现在以
下几方面。(1)研究显示 Rspo蛋白可以促进 LRP6
磷酸化，激活 β-catenin信号，但具体调控机制目前
尚未明确。Rspo如何调控经典Wnt信号通路，以
及如何实现正调控循环途径，值得深入探究。(2)
文献报道 Rspo1激活 β-catenin信号并不完全依赖于
经典的Wnt信号通路 [12]，因此，除调控经典Wnt
信号通路之外 Rspo蛋白还有哪些作用途径，还需
要进一步研究。该研究同时发现在小鼠成纤维 L细
胞系中 hRspo1不能激活 β-catenin信号，Rspo的作
用方式是否与细胞类型有关非常值得深入探讨。(3)
由于敲除 Rspo3的小鼠胚盘发育严重缺失，致使
Rspo3(−/−)纯合子代不能正常发育，出生前即死亡 [17]，
生命科学 第23卷382
而 Rspo2(−/−)纯合突变小鼠由于其肺部发育缺陷导
致出生致死 [39]。因此，限制了以功能缺失小鼠为模
型研究早期胚胎发育中 Rspo功能的应用价值。而
另一种模式生物斑马鱼为胚胎体外发育，可以实时
观察不同发育时期胚胎的表型，十分适合进行此类
研究。对斑马鱼 Rspo基因的研究将为阐述早期胚
胎发育过程中 Rspo的功能提供更全面的信息。(4)
多个研究组通过对小鼠模型进行插入突变大规模筛
选发现 Rspo2与 Rspo3可能与乳腺癌及结肠癌等肿
瘤相关，但是缺乏体内实验的支持，仅 Rspo3被证
明可以诱导 HC11乳腺上皮细胞癌变 [63]。另外，其
他 Rspo基因与肿瘤发生之间的联系还需要进一步
研究。(5)目前从硬骨鱼到高等哺乳动物中都发现
Rspo蛋白家族的存在，且大多都包含4个Rspo基因。
其他更低等的动物中是否存在 Rspo基因，以及是
否同样分为 4个亚型，有待深入研究。另外，Rspo
蛋白的起源、进化，以及是否与Wnt基因协同进化
等研究领域尚属空白。
Rspo蛋白家族在生物体的生长发育、疾病发
生等关键的生理、病理过程中发挥非常重要的作用。
深入研究 Rspo蛋白家族将会帮助我们更好地理解
Wnt信号通路的作用模式以及 Rspo与Wnt在脊椎
动物生长发育过程中的功能，对于进一步加强我们
对细胞信号转导通路的整体认识同样具有十分深远
的意义。
[参　考　文　献]
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