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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

Modelo signalsoma

-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

FORMACION ÓSEA

Ca2+

Proteasoma

-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,

sFRP

hWLS

UNIÓN Fz

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)

-Luego Adenoma

-1º origina pólipo

-Estabilización de ß-catenina en el citoplasma

-Proliferación celular descontrolada

Cáncer de Colon:

-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

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