4.-MECANISMO DE SEÑALIZACIÓN WNT/ß-CATENINA
5.-VÍAS NO-CANÓNICAS
-Topología general (dominio de señalización del receptor de 7 hélices transmembrana),
sugiere: capacidad de señalizar a través de proteínas G heterotrimericas.
-El genoma de mamíferos 10 genes Fz (FZD1-FZD10).
-Familia Frizzled de superfamilia de los receptores acoplados a las proteínas G (GPCR).
-Todos Fz similitudes en su estructura:
*Péptido señal (N-terminal).
*Dominio extracelular CDR o "Dominio Rico en Cisteínas” (120 aa), 10 residuos de cisteína altamente conservados ,espaciadas invariablemente.Unión al ligando.
*Unión flexible e hidrofóbica (40-100 aa).
*Región de 7 pases transmembrana, segmentos transmembrana muy conservados y separados por lazos extracelulares y citoplasmáticos.
*Dominio citoplasmático (C-terminal), secuencia S/TXV, conservada.Unión dominios PDZ (Dvl).
Modelos de activación del receptor
-Co-receptor LRP5/6, de la familia receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDL)
-1 único pase transmembrana
-El dominio extracelular:
*Una secuencia señal,
*4 repeticiones EGF (E1-E4) N-terminales, separadas entre sí por grupos de 6 motivos YWTD0=Propeller.
·Propellers forman= módulo de 6 caras de unión: ligando Wnt, antagonistas: SOST y Dkk1.
·E1 + E2,unión Fz,
·Wnt cooperaación E1.
*3 repeticiones LDL del tipo A.
-Región transmembrana.
-Dominio citoplasmático rico en prolinas, interacción Axina.
- LRP 6 dominante, embriogénesis.
-LRP 5 crítico homeostasis masa ósea adulta.
-Función parcialmente redundante.
-Une Wnt y forma complejos ternarios con Fz.
Modelo
Iniciación- -Amplificación
-El gen Dsh, codifica una proteína de expresión ubicua citoplasmática.
-3 dominios altamente conservado:,
*DIX en N-terminal (50 aa), interacción con DIX similar de Axina.
*Dominio central PDZ: modula estabilidad, localización y estructura de la proteína.
*Dominio DEP C-terminal : necesario para su localización en M.P.
*Además, dominio básico rico en cargas positivas, dominios de fosforilación y zona rica en prolina de interacción con Fz:
-Actúa tanto en la vía canónica, como en la vía no-canónica de señalización tisular polar.
-Función: Mediador positivo, proteína de anclaje.
2.-ACTIVACIÓN DE RAMA RAC:
*Dominio. DEP (Dvl ) activa la Rac GTPasa.
*Activa JNK (kinasa).
*Función: Regular la migración en células epiteliales y neuroepiteliales.
Wnt-Fz:
*Activación-->Reclutamiento Dvl a M.P.
*ACTIVACIÓN paralela
- Rho y Rac, coordinadas:
*POLARIZACIÓN.
*DIRECCIÓN DE LA MIGRACIÓN CELULAR..
1.-ACTIVACIÓN RAMA RHO:
*Complejo: Dvl -Daam-1(activo) activa Rho GTPasa. *Activación miosina y Rho-kinasa (ROCK).
*Función: Modificación de actina y organización del citoesqueleto.
- Proteína de 300KDa.
-Principal gen supresor de tumores en el cáncer de colon (down-regulación).
-Motivo de oligomerización (N-terminal).
- 7 repeticiones: armadillo.
-Centro:
* 3 repeticiones de 15 aa (unión a ß-catenina).
*7 repeticiones de 20 aa (Axina).
*Región básica.
-Dominio S/TXV (C-terminal), interacción PDZ.
-Proteína supresora de tumores y de agregación (inhibe ß-catenina) de 900-1000aa.
-3 dominios: -DIX (C-terminal ), unión a proteína Dvl (gran similitud secuencial). -RGS (N-terminal), de interacción con APC. -Central, interacción con ß-catenina, GSK3 ß, CK1,co-receptores LRP y PP2 (no el mismo).
-Hay dos genes de Axina en vertebrados, y ambos actúan como reguladores negativos:
*Axina-1: expresión constitutiva.
*Axina-2 (conductina): inducida por estimulación de Wnt.
Los dos dominios de Axina + APC =interacción Quinasas/ß-catenina
-Serin-treonin Quinasa multifuncional (mamíferos),
Tau protein quinasa en humanos (TPK-I).
-300 aa, 3 dominios conservados -Supresor tumoral (regulador negativo ß-catenina).
-La vía de Señalización de la Polaridad Celular Planar o PCP.
-La Vía de Señalización de Wnt/Ca2+.
-Originariamente de interacción con las alfa-cateninas y E-cadherinas.
-Clave en la vía,concentración mediada por fosforilación.
-3 regiones conservadas:
*N-terminal (130 aa), con Ser y Thr fosforiladas -->GSK-3 y CK1 =Estabilidad.
*C-terminal (100 aa), dominio transactivador--> activación de genes diana.
*Central (550 aa), con repeticiones de 12 secuencias imperfectas de 42 aa --> repeticiones arm, forman una super-hélice de hélices unidas por lazos (imagen)-->surco, de interacción con: alfa-cadherinas, Axina, APC y TCF/LEF.
-Serina/Treonina Quinasa monomérica. -Fosforilacion de: Dvl, Axina,ß-catenina y TCF.
Ca2+
Dependencia de Proteínas G
PROLIFERACIÓN
MIGRACIÓN CEL
Wnt-Fz-->Prot G-->Dvl
PLC-->IP3--> Ca2+
PK-depen Ca/Calmodulina
TAK y NLK
Vía Canónica
PDE
PKC
DAG
CDC42
Calcineurina
NF-AT
PKG
Ca2+
-Familia de factores de transcripción de unión al surco menor del DNA.
-En mamíferos 4: TCF-1, LEF-1, TCF-3 y TCF-4.(embriogénesis pocos en tejidos diferenciados, muchos en desarrollo).
-3 regiones:
*BCBD (N-terminal), unión ß-catenina.
*Central,
*Conservado grupo o caja HMG (Grupo de Alta Movilidad ) con NLS, de unión al DNA(WRE)--> dobleces en estructura cromatina, .
*Extremo C-terminal,con largas colas variables.
-Función dependiente de unión de cofactores:
*Co-represores: TEL, no transcripción.
*Co-activadores: ß-catenina., sí transcripción.
3.-BIOGÉNESIS, MODIFICACIONES POSTRANLACIONALES Y SECRECIÓN
-Unión Wnt.
-Inhibición: Wnt-receptor.
Palmitoilación
-Impiden: Fz-LRP6
-Unión simultanea: LRP6 y Kremen = complejo ternario -Internalización/degradación de LRP6.
-Experimentalmente, no corroborado. - Inhibidores específicos-->vía de señalización canónica de Wnt.
porc
Glicosilación
-Wise/SOST --> inhibidores, no mucho t. -Unión al dominio extracellular LRP5/6 de Wnt.
-Pre-proteínas
-Péptido señal
6.-AGONISTAS Y ANTAGONISTAS
-Dominio CDR Fz.
-Inhibción de acumulación de ß-catenina inducida por Wnt .
≈
Unión a Wnt,
hWLS
UNIÓN Fz
R.E (Porc)
-Escisión
-Glucosilación
-Lipidificación
-Transporte
-Dos dominios CDR + un péptido señal N-terminal.
- Fz, NO alcanza la superficie celular.
-Atrapan los receptores Fz en el RE
Secreción
-Presenta sinergismo con Wnt3a, Fz y LRP6. -Ricas en cisteína
-Al = que Wnt, unión LRP6 y Fz, = translocación Wnt/ß-catenina.
-No activan directamente a LRP6.
A.GOLGI (hWLS)
-Glucosilación
-Exocitosis
Contacto célula-célula
Wnt unidas y solubilizadas
por proteínas de
unión de unión lipídica específica
Difusión lateral facilitada por HSPG
Liberación de exosomas que contienen
hWLS y presentan Wnt en su superficie
A través de micelas solubles
Wnt son secretadas
en lipoproteínas proteicas
M.P
-Secreción
-HSPG
-Retromero
-Específico de FZD4 -Dependencia de LRP5/6
ÍNDICE
1.-Introducción.
2.-Familia de proteínas Wnt.
3.-Biogénesis y Secreción.
4.-Mecanismo de señalización de la vía Wnt/ß-catenina.
5.-Vías no canónicas.
6.-Agonistas/Antagonistas.
8.-Enfermedades asociadas a la vía canónica.
9.-Fármacos y terapias de hoy y vistas hacia el futuro.
MORFÓGENO
-GSK3--> Hiperfosforilación Tau-->Marañas neurofibrilares neurotóxicas.
-Aumento GSK3=Disminución Beta-Catenina citosólica.
-Aumento beta amiloides-->Señales apoptosis-->aumento betaAmiloides-->Círculo Vicioso
-PS-->tráfico/procesamiento APP, transmembrana ( fragmentos ABeta) .
-Desregulación PS-->depósitos Beta-Amiloides=Afeccion de la
señalizaciónWNT.
-Aumento ABeta=Desregulación PS que aumenta GSK3.
-Promueven una intensa proliferación celular
-Activación de la transcripción de muchos genes (pro-crecimiento)
1º
-Luego Adenoma
-1º origina pólipo
2º
-Estabilización de ß-catenina en el citoplasma
3º
4º
5º
-Proliferación celular descontrolada
-Transformación en carcinoma o cáncer
-Acumulación de mutaciones en otros genes
Mutaciones en genes de APC, o Axina en la iniciación.
Prograsión hacia tumor maligno--> acompañado de:
-Inestibilidad genómica.
-Mutaciones secuenciales en otro genes.
Familia de glucoproteínas de secreción: -19 ligandos en mamíferos. -Carácter pleiotrópico. -Capacidad morfógena. -23-24 residuos conservados de cisteína. -C-terminal --> especificidad de la respuesta.
El papel de la señalización de Wnt en cáncer fue descrito inicialmente hace20 años.
La señalizacion aberrante de Wnt--> contribuye al cáncer human.
Los más claros, s albergan mutaciones en genes de esta vía de señalización.
En ellos, el común denominador,-->activación constitutiva de la transcripción génica de la β-catenina (genes-->proliferación).
Un ejemplo: mutación del gen que codifica APC, caso del cáncer de colon
Cáncer
2.-FAMILIA DE PROTEÍNAS WNT
7.-ENFERMEDADES ASOCIADAS A LA VÍA CANÓNICA
PROTEÍNAS WNT
Morfogénesis de hígado pollo
*Desarrollo embrionario, coordina procesos celulares: proliferación morfogénesis, migración, división celular...
*En adultos:
-Mantenimiento de células madre-->Renovación/Regeneración (piel)
-Homeostasis tisular.
Movilización de Ca+2
Adhesión, motilidad
Adhesión celular
Reorganizción citoesqueleto de Actina
Organización polarizada
Estrategias, orientación de la señalización.
Inhibición
Blancos terapeúticos: Ligando-receptor, mediadores citosólicos (quinasas), y nucleares (TCF/LEF).
Drogas desarrolladas o en proceso:
-NSAIDs: degrada betacatenina o complejo transcripcional-->Apoptosis.
FAP-->inhibición de pólipos, reduc tamaño
Vit D-->disminuye tumor, aumenta apoptosis.
Anticuerpos de bloqueo marcados-->inhiben la proliferación y aumentan apoptosis
Moléculas inhibitorias
8.-FÁRMACOS Y TERAPIAS DE HOY Y VISTAS HACIA EL FUTURO
1.-INTRODUCCIÓN
María Fariña Garmendia
Señalización Celular
Grado en Bioquímica
2º Curso
18/03/2013
UPV/EHU Leioa
Bibliografía:
-Bryan T. MacDonald1((2009): “Wnt/-catenin signaling: components, mechanisms, and diseases”. Dev Cell. 2009 July.
-Saijun Mo1(April 2012):“Regulation of Canonical Wnt Signaling During Development and Diseases”.
-Hans Clevers1:”Wnt/-Catenin Signaling in Development and Disease”. Cell. 2006 Nov 3
Enlace muy recomendable:
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