WNKs in WNT/β-catenin signalointi

Wnt kasvutekijät signaloivat joko kanonisen Wnt (Wg)-pörröisen (Fz)/β-catenin-riippuvaisen reitin kautta tai ei-kanonisten Wnt-reittien, kuten Wnt/Fz-planar cellular polarity (PCP) – reitin kautta. Nämä 2 reittiä ovat evolutiivisesti hyvin säilyneet selkärangattomista ihmisiin. Kanoninen Wnt / β-catenin signalointi on välttämätöntä monille kehityksen osa-alueille. Selkärankaisilla se ohjaa alkion selkä–ventraalisen (D–V) akselin määrittelyä, solujen lisääntymistä, kantasolujen ylläpitoa ja verisuonittumista. Poikkeava kanoninen Wnt-signalointi aiheuttaa haitallisia kehityshäiriöitä ja erilaisia syöpiä.1,2 siten kanonisten Wnt/β-catenin signalointikomponenttien tarkka säätely on ratkaisevan tärkeää kehityksen ja kudoksen homeostaasin kannalta.

aikana (kanoninen) Wnt signalointi, Wnt (Wingless, Wg in Drosophila) signaloi pörröiseen (FZ) reseptoriin ja Ko-reseptoreihin LRP5 / 6 (nuoli drosophilassa), mikä johtaa telinevalkuaisaksiinin, tuumorisuppressorin adenomatoottinen polyposis coli-geenituotteen (APC) ja gsk3ß: n muodostaman hajoamiskompleksin estymiseen ja mahdollistaa siten β-kateniinin pääsyn tumaan ja aktivoi transkription. Kun Wnt-reitti aktivoituu, Dsh (DVL selkärankaisilla), tukiranka proteiini alavirtaan FZ, siirtyy ohimenevästi kalvon ja tulee hyperfosforylated. Käyttämällä Dsh-fosforylaatiota Wnt-signalointilukemana tunnistimme Drosophila Wnk: n (ilman lysiiniä ) kinaasi homolog, joka on WNT-signaloinnin positiivinen säätelijä.

Wnk–kinaasit tunnetaan tärkeiden natriumin (NCC, Na-Cl cotransporter; SLC12A) ja kaliumin (ROMK, munuaisten ulompi medullaarinen k+ – kanava) kuljettajaproteiinien säätelystä munuaisten distaalisessa nefronissa. Mutaatiot wnk1 ja WNK4 aiheuttavat Gordonin oireyhtymä (alias familiaalinen hyperkaleeminen hypertensio, tai pseudohypoaldosteronismi tyyppi II), ominaista asidoosi, hyperkalemia, ja verenpainetauti.3 viime aikoina WNK1 liittyi perinnölliseen sensoriseen ja autonomiseen neuropatiaan tyyppi II (HSANII; ref. 4). Wnks: n kehitystoiminnot ovat kuitenkin vasta syntymässä.

osoitimme äskettäin, että WNK: ta tarvitaan WNT-signaloinnin huipputasoihin Siiven kehityksen aikana drosophilassa.5 WNK: n väheneminen RNAi: n toimesta tai homotsygoottisessa mutanttikudoksessa johti kanonisiin Wnt-signaloinnin kaltaisiin fenotyyppeihin, kuten siipien marginaaliin ja marginaalin harjaksiin. Johdonmukaisesti, olemme myös todenneet, että ilmaus korkean kynnyksen, suora Wnt tavoite järjetön väheni tai hävisi kudoksen puuttuu wnk. Lisäksi WNK-aktiivisuuden väheneminen estää WNT-signaloinnin (eli seitsenlähtöisen Dsh-yliekspression) aiheuttaman solukuoleman silmässä. Samoin kanonisen Wnt-signaloinnin yliaktivoitumisen siivessä (dfz2: n yliekspression kautta ) aiheuttamat ylimääräiset siivenharjakset tukahdutetaan vähentämällä wnk-aktiivisuutta. Toisaalta dfz2: n ja Wnk: n samanaikainen yliekspressio johti siihen, että kohdunulkoisten marginaaliharjaksien määrä lisääntyi merkittävästi.

pystyimme tunnistamaan wnks: n vastaavan toiminnon viljellyissä ihmissoluissa. wnk1: n tai WNK2: n siRNA-välitteinen knockdown vähensi merkittävästi TOPFlash Wnt-signalointitoimittajan aktiivisuutta sekä stabiloidun β-kateniinin tasoja hek293t-soluissa. Toisaalta wnk2: n transfektio stimuloi Topflashin wnt3a – aktivaatiota annoksesta ja kinaasiaktiivisuudesta riippuvalla tavalla. Yhdessä Drosophila in vivo-ja epistaasi-kokeiden kanssa nämä havainnot viittaavat siihen, että WNKs: llä on säilyvä positiivinen rooli kanonisen Wnt/β-catenin-signaloinnin säätelyssä.

miten Wnk vaikuttaa Wnt-signalointiin? Meidän epistaasi tiedot viittaavat siihen, että Wnk toimii alavirtaan WG ligand, mutta ylävirtaan tai tasolla Dsh. Nisäkkäillä Wnks: n tiedetään fosforyloivan ionikanavia suoraan tai välikinaasien SPAK ja OSR1 (STE20/SPS1-sukuinen proliini-alaniinirikas ja oksidatiiviseen stressiin reagoiva proteiinityypin 1 kinaasi) ionien homeostaasin säätelemiseksi. Itse asiassa me ja muut osoittivat, että konstitutiivisesti aktiivinen Drosophila Wnk pystyy fosforyloimaan Fray, Drosophila OSR1/SPAK homolog, in vitro.5,6 Frayn kaatuminen puolestaan johti myös Sens-ilmaisun vähenemiseen ja siipien reunaharjaksien menetykseen in vivo, mikä viittaa siihen, että Wnk voi harjoittaa sääntelytehtäväänsä Frayn kautta (kuva. 1). Tämä Frayn vaikutus kanoniseen signalointiin näyttää säilyvän ihmisillä, koska siRNA-välitteinen spakin ja OSR1: n knockdown vähensi myös WNT: n reportteritoimintaa soluviljelmässä.5

se, voiko Fray/OSR1 / SPAK suoraan fosforyloida Wnt-reitin komponentteja vai tapahtuuko säätely ionikuljetuksessa tapahtuvien muutosten kautta, jää selvittämättä (Kuva. 1). Vaikka nkcc-ja KCC-kanavat toimivat varausneutraalisti, protonipumppujen on osoitettu vaikuttavan Wnt-signalointiin. Vaihtoehtoisesti Wnks: n on osoitettu muuttavan joidenkin kohteidensa sijaintia. On esimerkiksi raportoitu, että NCC salakuljettaa plasman kalvoon, kun WNK4 ohjaa sen lysosomaalisen hajoamisen vuoksi.7 vaikka tähän prosessiin ei liity SPAK ja OSR1, emme voi sulkea pois sitä, että OSR1/SPAK/Fray voisi vaikuttaa WNT-signalointikomponenttien vakauteen tai lokalisointiin.

viime aikoina Wnks: n on myös osoitettu säätelevän kohdegeenien transkriptiota. Sekä kärpäsen että hiiren hermokehityksessä wnks säätelee yhdessä OSR1: n kanssa Lim-Homeobox-transkriptiotekijän Arrowhead/Lhx86 (Kuva. 1), kun taas zebrafish lateral line-kehityksen aikana Wnk1b tukahduttaa kcc2 Transporterin.8 Yhdessä nämä havainnot herättävät mielenkiintoisia kysymyksiä WNK-kinaasien roolista kehityksen aikana, ja tulevassa työssä on selvitettävä tarkka mekanismi, jolla Wnk moduloi Wnt-signalointia ja mahdollisesti muita reittejä.