WNKs în WNT/XV-catenin signaling

factorii de creștere Wnt semnalează fie prin calea canonică WNT (Wg)-Frizzled (Fz)/calea dependentă de catenin-catenin, fie prin căi WNT non-canonice, cum ar fi calea WNT / Fz-polaritate celulară plană (PCP). Aceste 2 căi sunt evolutiv foarte conservate de la nevertebrate la oameni. Semnalizarea canonică WNT / XV-catenină este esențială pentru multe aspecte ale dezvoltării. La vertebrate, controlează specificarea axei dorsale-ventrale embrionare (D–V), proliferarea celulelor, menținerea celulelor stem și vascularizarea. Semnalizarea WNT canonică aberantă provoacă defecte de dezvoltare dăunătoare și o varietate de tipuri de cancer.1,2 astfel, reglarea precisă a componentelor canonice de semnalizare WNT/catenin-catenină este crucială pentru dezvoltarea și homeostazia țesuturilor.

în timpul semnalizării (canonice) Wnt, un Wnt (Wingless, Wg în Drosophila) semnalează un receptor Frizzled (Fz) și co-receptori LRP5/6 (săgeată în Drosophila), ceea ce duce la inhibarea complexului de degradare compus din Axina proteinei schele, supresorul tumoral adenomatous polyposis coli produs genetic (APC) și Gsk3, și permite astfel ca centenina să intre în nucleu și să activeze transcripția. La activarea căii Wnt, Dsh (Dvl la vertebrate), o proteină schelă în aval de Fz, este recrutată tranzitoriu în membrană și devine hiperfosforilată. Utilizând fosforilarea Dsh ca citire a semnalizării Wnt, am identificat Drosophila WNK (fără lizină ) kinază omolog, ca regulator pozitiv al semnalizării Wnt.

kinazele Wnk sunt cunoscute pentru rolul lor în reglarea transportorilor majori de sodiu (NCC, Na–Cl cotransporter; SLC12A) și potasiu (ROMK, medular extern renal k+ canal) în nefronul distal al rinichiului. Mutațiile în WNK1 și WNK4 provoacă sindromul Gordon (alias, hipertensiune hiperkalemică familială sau pseudohypoaldosteronism de tip II), caracterizat prin acidoză, hiperkaliemie și hipertensiune arterială.3 mai recent, WNK1 a fost legat de neuropatia senzorială și autonomă ereditară de tip II (HSANII; ref. 4). Funcțiile de dezvoltare ale Wnks sunt, totuși, doar emergente.

am arătat recent că Wnk este necesar pentru nivelurile de vârf ale semnalizării Wnt în timpul dezvoltării aripilor în Drosophila.5 epuizarea Wnk de către RNAi sau în țesutul mutant homozigot a dus la fenotipuri canonice asemănătoare semnalizării Wnt, cum ar fi marginea aripii și defectele perilor de margine. În mod consecvent, am stabilit, de asemenea, că expresia țintei WNT directe cu prag înalt, fără sens, a fost redusă sau pierdută în țesutul lipsit de wnk. Mai mult, reducerea activității wnk suprimă moartea celulară indusă de supraactivarea semnalizării Wnt (adică supraexpresia DSH condusă fără șapte) în ochi. În mod similar, perii de aripă suplimentari induși de supraactivarea semnalizării canonice WNT în aripă (prin supraexprimarea dFz2 ) sunt suprimate prin reducerea activității wnk. În schimb, supraexprimarea concomitentă a dFz2 și Wnk a dus la o creștere semnificativă a numărului de peri ectopici de margine.

am reușit să identificăm o funcție similară a Wnks în celulele umane cultivate. distrugerea mediată de siRNA a WNK1 sau WNK2 a redus semnificativ activitatea unui reporter de semnalizare TOPFlash Wnt, precum și nivelurile de catenină stabilizată în celulele hek293t. Pe de altă parte, transfecția WNK2 a stimulat activarea Wnt3a a TOPFlash într – o manieră dependentă de doză și de activitatea kinazei. Luate împreună cu experimentele Drosophila in vivo și epistasis, aceste descoperiri implică faptul că WNK-urile joacă un rol pozitiv conservat în reglarea semnalizării canonice WNT/XV-catenină.

cum afectează WNK semnalizarea Wnt? Datele noastre epistasis sugerează că WNK acționează în aval de ligandul Wg, dar în amonte sau la nivelul Dsh. La mamifere, WNK-urile sunt cunoscute pentru fosforilarea canalelor ionice direct sau prin intermediul kinazelor intermediare SPAK și OSR1 (STE20/SPS1-legate de prolină-alanină bogată și proteina receptivă la stres oxidativ tip 1 kinază) pentru a regla homeostazia Ionică. Într-adevăr, noi și alții am arătat că Drosophila WNK activă constitutiv este capabilă să fosforileze Fray, omologul Drosophila OSR1/SPAK, in vitro.5,6 Knockdown of fray, la rândul său, a dus, de asemenea, la o reducere a expresiei Sens și la pierderea perilor marginii aripilor in vivo, sugerând că Wnk își poate exercita funcția de reglare prin Fray (Fig. 1). Acest efect al Fray asupra semnalizării canonice pare să fie conservat la om, deoarece eliminarea mediată de siRNA a SPAK și OSR1 a redus, de asemenea, activitatea reporterului Wnt în cultura celulară.5

rămâne de determinat dacă Fray/OSR1 / SPAK poate fosforila direct componentele căii Wnt sau dacă reglarea are loc prin modificări ale transportului ionic (Fig. 1). Deși canalele NKCC și KCC funcționează într-un mod neutru la sarcină, s-a demonstrat că pompele de protoni afectează semnalizarea Wnt. Alternativ, s-a demonstrat că WNK-urile modifică localizarea unora dintre țintele lor. De exemplu, s-a raportat că traficul NCC către membrana plasmatică este afectat atunci când WNK4 îl deviază pentru degradarea lizozomală.7 deși acest proces nu implică SPAK și OSR1, nu putem exclude faptul că OSR1/SPAK/Fray ar putea afecta stabilitatea sau localizarea componentelor de semnalizare Wnt.recent, s-a demonstrat că WNK reglează transcripția genelor țintă. Atât în dezvoltarea neuronală a muștelor, cât și a mouse-ului, Wnks, împreună cu OSR1, reglează expresia factorului de transcripție Lim-Homeobox vârf de săgeată/Lhx86 (Fig. 1), în timp ce în timpul dezvoltării liniei laterale a peștilor Zebra, Wnk1b reprimă transportorul KCC2.8 împreună, aceste descoperiri ridică întrebări interesante cu privire la rolul kinazelor Wnk în timpul dezvoltării, iar lucrările viitoare vor trebui să elucideze mecanismul exact prin care WNK modulează semnalizarea Wnt și, eventual, alte căi.