czynniki wzrostu Wnt sygnalizują albo kanonicznym szlakiem Wnt (Wg)-Frizzled (Fz)/β-katenin-dependent pathway, albo niekanonicznymi szlakami Wnt, takimi jak Wnt/Fz-planar cellular polarity (PCP). Te 2 ścieżki są ewolucyjnie wysoce zachowane od bezkręgowców do ludzi. Kanoniczna Sygnalizacja Wnt / β-katenina jest niezbędna dla wielu aspektów rozwoju. U kręgowców kontroluje specyfikację osi embrionalnej grzbietowo-brzusznej (D–V), proliferację komórek, utrzymanie komórek macierzystych i unaczynienie. Nieprawidłowa sygnalizacja kanoniczna Wnt powoduje szkodliwe wady rozwojowe i różne nowotwory.1,2 dlatego precyzyjna regulacja kanonicznych składników sygnalizacji Wnt / β-kateniny ma kluczowe znaczenie dla rozwoju i homeostazy tkanek.
podczas (kanonicznej) sygnalizacji Wnt, Wnt (bezskrzydłe, Wg u Drosophila) sygnalizuje do Elektryzowanego (FZ) receptora i Ko-receptorów LRP5/6 (Strzałka u Drosophila), co prowadzi do hamowania kompleksu degradacji złożonego z białka rusztowania, produktu genu APC (ADENOMATOUS polyposis coli gene product) I GSK3ß, a tym samym pozwala β-kateninie wejść do jądra i aktywować transkrypcję. Po aktywacji Szlaku Wnt, DSH (Dvl u kręgowców), białko rusztowania poniżej Fz, jest przejściowo rekrutowane do błony i staje się hiperfosforylowane. Wykorzystując fosforylację Dsh jako odczyt sygnalizacji Wnt, zidentyfikowaliśmy homolog kinazy Drosophila Wnk (bez lizyny), jako pozytywny regulator sygnalizacji Wnt.
kinazy Wnk są znane ze swojej roli w regulacji głównych nośników sodu (NCC, na–CL cotransporter; SLC12A) i potasu (ROMK, nerkowy zewnętrzny rdzeniowy kanał K+) w dystalnej nerce nerki. Mutacje w WNK1 i WNK4 powodują zespół Gordona (znany również jako rodzinne hyperkalemiczne nadciśnienie tętnicze lub pseudohypoaldosteronizm typu II), charakteryzujący się kwasicą, hiperkalemią i nadciśnieniem tętniczym.3 niedawno WNK1 był związany z dziedziczną neuropatią czuciową i autonomiczną typu II (hsanii; ref. 4). Funkcje rozwojowe WNK są jednak dopiero wyłaniające się.
ostatnio wykazaliśmy, że Wnk jest wymagane dla szczytowych poziomów sygnalizacji Wnt podczas rozwoju skrzydeł u Drosophila.5 zubożenie Wnk przez RNAi lub w homozygotycznej zmutowanej tkance doprowadziło do kanonicznych fenotypów podobnych do Wnt, takich jak defekty marginesu skrzydła i szczeciny marginesu. Konsekwentnie ustaliliśmy również, że ekspresja wysokiego progu, bezpośredniego celu Wnt bezsensowna została zmniejszona lub utracona w tkance pozbawionej wnk. Ponadto, zmniejszenie aktywności wnk hamuje śmierć komórek wywołaną nadmierną aktywacją sygnalizacji Wnt (tj. nadekspresją Dsh bez wywołania sevenless) w oku. Podobnie, dodatkowe szczecinki skrzydeł wywołane nadaktywnością kanonicznej sygnalizacji Wnt w skrzydle (poprzez nadekspresję dFz2) są tłumione przez zmniejszenie aktywności wnk. Z drugiej strony, równoczesna nadekspresja dFz2 i Wnk doprowadziła do znacznego wzrostu liczby ektopowych Szczecin z marginesem.
udało nam się zidentyfikować podobną funkcję WNK w hodowanych ludzkich komórkach. wywołane przez siRNA knockdown WNK1 lub WNK2 znacząco zmniejszyło aktywność reportera sygnałowego Wnt TOPFlash, jak również poziom stabilizowanej β-kateniny w komórkach HEK293T. Z drugiej strony, transfekcja WNK2 stymulowała aktywację Wnt3a topflash w sposób zależny od dawki i aktywności kinazy. Zebrane razem z eksperymentami Drosophila in vivo i epistasis, odkrycia te sugerują, że WNK odgrywają zachowaną pozytywną rolę w regulacji kanonicznej sygnalizacji Wnt/β-kateniny.
jak Wnk wpływa na sygnalizację Wnt? Nasze dane epistazy sugerują, że Wnk działa poniżej ligandu Wg, ale w górę lub na poziomie DSH. U ssaków wiadomo, że WNK fosforylują kanały jonowe bezpośrednio lub poprzez kinazy pośrednie SPAK i OSR1 (ste20 / SPS1-related Proline-alanine rich and oxidative stress responsive protein Type 1 kinase) w celu regulacji homeostazy jonów. Rzeczywiście, my i inni wykazaliśmy, że konstytutywnie aktywny Drosophila Wnk jest w stanie fosforylować Fray, Drosophila OSR1/SPAK homolog, in vitro.5,6 Knockdown of fray z kolei spowodowało również zmniejszenie ekspresji Sens i utratę szczeciny krawędzi skrzydła in vivo, co sugeruje, że Wnk może pełnić swoją funkcję regulacyjną poprzez Fray (Fig. 1). Ten wpływ Fray na sygnalizację kanoniczną wydaje się być zachowany u ludzi, ponieważ wywołane przez siRNA knockdown SPAK i OSR1 również zmniejszały aktywność reporterów Wnt w hodowli komórkowej.5
opublikowane w Internecie:
15 listopada 2013
rysunek 1. Modele regulacji WNK sygnalizacji kanonicznej Wnt. Wnk, poprzez Fray / OSR1 / SPAK, może prowadzić do fosforylacji elementów sygnalizacyjnych Wnt, takich jak Fz, Lrp lub Dsh, lub zmienić ich lokalizację/transport. Alternatywnie, wpływ Wnk na sygnalizację Wnt może być medytowany poprzez regulację kanałów jonowych, takich jak NKCC lub KCC. Szczegóły w tekście.
Rysunek 1. Modele regulacji WNK sygnalizacji kanonicznej Wnt. Wnk, poprzez Fray / OSR1 / SPAK, może prowadzić do fosforylacji elementów sygnalizacyjnych Wnt, takich jak Fz, Lrp lub Dsh, lub zmienić ich lokalizację/transport. Alternatywnie, wpływ Wnk na sygnalizację Wnt może być medytowany poprzez regulację kanałów jonowych, takich jak NKCC lub KCC. Szczegóły w tekście.
należy określić, czy Fray/OSR1 / SPAK może bezpośrednio fosforylować składniki Szlaku Wnt lub czy regulacja zachodzi poprzez zmiany w transporcie jonów (rys. 1). Chociaż kanały NKCC i KCC działają w sposób neutralny dla ładunku, wykazano, że pompy protonowe wpływają na sygnalizację Wnt. Alternatywnie wykazano, że WNK zmieniają lokalizację niektórych swoich celów. Na przykład, donoszono, że wpływ NCC na błonę plazmatyczną ma wpływ, gdy WNK4 przekierowuje ją w celu degradacji lizosomalnej.7 chociaż proces ten nie obejmuje SPAK i OSR1, nie możemy wykluczyć, że OSR1/SPAK/Fray może wpływać na stabilność lub lokalizację komponentów sygnalizacji Wnt.
Ostatnio wykazano, że WNK regulują transkrypcję genów docelowych. Zarówno w rozwoju neuronów muchy, jak i myszy, WNK wraz z OSR1 regulują ekspresję czynnika transkrypcyjnego Lim-Homeobox Arrowhead/Lhx86 (Fig. 1), natomiast w trakcie rozwoju linii bocznej Wnk1b hamuje transporter KCC2.8 razem, te odkrycia budzą interesujące pytania dotyczące roli kinaz Wnk podczas rozwoju, a przyszłe prace będą musiały wyjaśnić dokładny mechanizm, za pomocą którego Wnk moduluje sygnalizację Wnt i ewentualnie inne ścieżki.