WNKs i Wnt/Bisexuell-catenin-signalering

Wnt-tillväxtfaktorer signalerar antingen genom den kanoniska Wnt (Wg)-Frizzled (Fz)/catenin-beroende vägen eller genom icke-kanoniska Wnt-vägar, såsom WNT/Fz-plan cellulär polaritet (PCP) vägen. Dessa 2 vägar är evolutionärt mycket bevarade från ryggradslösa djur till människor. Canonical Wnt / Bisexuell-catenin signalering är viktigt för många aspekter av utveckling. Hos ryggradsdjur styr den specifikationen av den embryonala dorsala–ventrala (D–V) axeln, cellproliferation, underhåll av stamceller och vaskularisering. Avvikande kanonisk Wnt-signalering orsakar skadliga utvecklingsfel och en mängd olika cancerformer.1,2 således är exakt reglering av de kanoniska Wnt/catenin-signalkomponenterna avgörande för utveckling och vävnadshomeostas.

under (kanonisk) Wnt-signalering signalerar en Wnt (vinglös, Wg i Drosophila) till en Frizzled (Fz) receptor och co-receptorer LRP5/6 (pil i Drosophila), vilket leder till inhiberingen av nedbrytningskomplexet som består av ställningsproteinet Axin, tumörsuppressor adenomatös polypos coli-genprodukt (APC) och GSK3 GHz, och tillåter sålunda att CZ-catenin kommer in i kärnan och aktiverar transkription. Vid aktivering av Wnt-vägen rekryteras Dsh (Dvl i ryggradsdjur), ett ställningsprotein nedströms Fz, tillfälligt till membranet och blir hyperfosforylerat. Genom att använda DSH-fosforylering som en Wnt-signaleringsavläsning identifierade vi Drosophila Wnk (utan lysin ) kinashomolog, som en positiv regulator för Wnt-signalering.

Wnk-kinaser är kända för sin roll i regleringen av de viktigaste natriumtransportörerna (NCC, Na–Cl cotransporter; SLC12A) och kaliumtransportörerna (ROMK, renal yttre medullär K+ – kanal) i njurens distala nefron. Mutationer i WNK1 och WNK4 orsakar Gordons syndrom (aka, familjär Hyperkalemisk hypertoni eller pseudohypoaldosteronism typ II), kännetecknad av acidos, hyperkalemi och hypertoni.3 mer nyligen wnk1 var kopplad till ärftlig sensorisk och autonom neuropati typ II (HSANII; ref. 4). Utvecklingsfunktioner hos Wnks växer dock bara fram.

Vi visade nyligen att Wnk krävs för toppnivåer av Wnt-signalering under vingeutveckling i Drosophila.5 utarmning av Wnk av RNAi eller i homozygot mutantvävnad ledde till kanoniska Wnt-signalliknande fenotyper såsom vingmarginal och marginalborstdefekter. Konsekvent fastställde vi också att uttrycket av högtröskeln, direkt Wnt-mål meningslöst reducerades eller förlorades i vävnad som saknade wnk. Vidare undertrycker reduktion av wnk-aktivitet celldöd inducerad av överaktivering av Wnt-signalering (dvs sjufri driven Dsh-överuttryck) i ögat. På samma sätt undertrycks extra vingborst som induceras av överaktivering av kanonisk Wnt-signalering i vingen (via överuttryck av dFz2 ) genom att minska wnk-aktiviteten. Omvänt ledde samtidig överuttryck av dFz2 och Wnk till en signifikant ökning av antalet ektopiska marginalborstar.

Vi kunde identifiera en liknande funktion av Wnks i odlade mänskliga celler. siRNA-medierad knockdown av WNK1 eller WNK2 minskade signifikant aktiviteten hos en TOPFlash Wnt-signaleringsreporter såväl som nivåerna av stabiliserad Kazaki-catenin i HEK293T-celler. Å andra sidan stimulerade transfektion av WNK2 wnt3a – aktivering av TOPFlash på ett DOS-och kinasaktivitetsberoende sätt. Tillsammans med Drosophila in vivo och epistasis experiment, innebär Dessa resultat att WNKs spelar en bevarad positiv roll för att reglera kanonisk Wnt/GHz-catenin-signalering.

hur påverkar Wnk Wnt-signalering? Våra epistasis-data tyder på att Wnk verkar nedströms om Wg-liganden, men uppströms eller i nivå med Dsh. Hos däggdjur är Wnks kända för att fosforylera jonkanaler direkt eller via mellanliggande kinaser SPAK och OSR1 (STE20/SPS1-relaterat prolin-alanin rikt och oxidativt stressresponsivt protein typ 1-Kinas) för att reglera jonhomeostas. Faktum är att vi och andra visade att konstitutivt aktiv Drosophila Wnk kan fosforylera Fray, Drosophila OSR1 / SPAK homolog, in vitro.5,6 Knockdown av fray resulterade i sin tur också i en minskning av Sens-uttryck och i förlust av vingmarginalborst in vivo, vilket tyder på att Wnk kan utöva sin reglerande funktion via Fray (Fig. 1). Denna effekt av Fray på kanonisk signalering verkar bevaras hos människor eftersom siRNA-medierad knockdown av SPAK och OSR1 också minskade Wnt-reporteraktivitet i cellodling.5

huruvida Fray / OSR1 / SPAK direkt kan fosforylera Wnt-vägkomponenter eller om regleringen sker via förändringar i jontransport återstår att bestämma (Fig. 1). Även om nkcc-och KCC-kanaler fungerar på ett laddningsneutralt sätt har protonpumpar visat sig påverka Wnt-signalering. Alternativt har Wnks visat sig ändra lokaliseringen av några av deras mål. Till exempel har det rapporterats att NCC-handel med plasmamembranet påverkas när WNK4 avleder det för lysosomal nedbrytning.7 även om denna process inte involverar SPAK och OSR1, kan vi inte utesluta att OSR1/SPAK/Fray kan påverka stabiliteten eller lokaliseringen av Wnt-signalkomponenter.

nyligen har Wnks också visat sig reglera transkription av målgener. I både fluga och mus neural utveckling, wnks, tillsammans med OSR1, reglera uttrycket av LIM-Homeobox transkriptionsfaktor pilspets / Lhx86 (Fig. 1), medan under zebrafisk sidolinje utveckling, wnk1b förtrycker kcc2 transportör.8 tillsammans väcker dessa resultat intressanta frågor om WNK-kinasernas roll under utveckling, och framtida arbete måste belysa den exakta mekanismen genom vilken Wnk modulerar Wnt-signalering och eventuellt andra vägar.