As vías de sinalización Wnt son un grupo de vías de transdución de sinais celulares que empezan con proteínas que pasan sinais á célula por medio de receptores da superficie celular. O nome Wnt é un termo/sigla composto creado a partir dos nomes Wingless e Int-1. As vías de sinalización Wnt usan tanto a sinalización entre células próximas (parácrina) coma a comunicación nunha mesma célula (autócrina). Están moi conservadas nos animais, o que significa que son similares en especies animais moi afastadas evolutivamente, como poden ser as moscas do vinagre e os humanos.

Distínguense tres vías de sinalización Wnt: a vía Wnt canónica, a vía de polaridade celular planar non canónica e a vía Wnt/calcio non canónica. As tres vías actívanse pola unión dunha proteína ligando Wnt a un receptor celular da familia Frizzled, que pasa o sinal biolóxico á proteína Dishevelled dentro da célula. A vía Wnt canónica causa a regulación da transcrición de xenes, e pénsase que é regulada negativamente en parte polo xene SPATS1. A vía de polaridade celular planar non canónica regula o citoesqueleto responsable de dar forma á célula. A vía Wnt/calcio non canónica regula o calcio dentro da célula.

A sinalización Wnt identificouse inicialmente polo seu papel na carcinoxénese e despois pola súa función no desenvolvemento embrionario. Entre os procesos embrionarios que controla están a formación do padrón do eixe corporal, a especificación da diferenciación celular, a proliferación celular e a migración celular. Estes procesos son necesarios para a correcta formación de importantes tecidos incluíndo o óso, corazón e músculo. O seu papel no desenvolvemento embrionario descubriuse cando se viu que mutacións xenéticas en proteínas da vía Wnt producían embrións anormais da mosca do vinagre. Investigacións posteriores atoparon que os xenes responsables destas anormalidades tamén influían no desenvolvemento do cancro de mama en ratos. A sinalización Wnt tamén controla a rexeneración dos tecidos na medula ósea adulta, pel e intestino.

A importancia clínica desta vía demostrouse polas mutacións que causaban varias doenzas, como o cancros de mama e de próstata, glioblastoma, diabetes tipo II e outras. En anos recentes, os investigadores informaron do primeiro uso con éxito de inhibidores da vía Wnt en modelos de ratos de enfermidades.

Historia e nome

O descubrimento da sinalización Wnt estivo influenciada pola investigación sobre retrovirus oncoxénicos (causantes de cancro). En 1982, Roel Nusse e Harold Varmus infectaron ratos co virus do tumor mamario de ratos para mutar xenes de ratos e ver que xenes mutados podían causar tumores de mama. Identificaron un novo protooncoxene de rato que nomearon int1 (integration 1).

Int1 está moi conservado en múltiples especies, incluíndo os humanos e as moscas Drosophila. A súa presenza en D. melanogaster levou aos investigadores a descubrir en 1987 que o xene int1 en Drosophila era en realidade o xa coñecido e caracterizdo en Drosophila co nome Wingless (Wg). Como as investigacións previas de Christiane Nüsslein-Volhard e Eric Wieschaus (polas que gañaron o Premio Nobel de Medicina e Fisioloxía de 1995) xa estableceran a función de Wg como xene de polaridade dos segmentos implicado na formación do eixe corporal durante o desenvolvemento embrionario, os investigadores determinaron que o int1 de mamíferos descuberto nos ratos estaba tamén implicado no desenvolvemento embrionario.

Investigacións posteriores serviron para descubrir máis xenes relacionados con int1; porén, como eses xenes non foron identificados da mesma maneira que int1, a nomenclatura do xene int era inadecuada. Por tanto, a familia int/Wingless converteuse na familia Wnt e int1 pasou a chamarse Wnt1. O nome Wnt é un termo/sigla composto de int e Wg e significa "sitio de integración relacionado con Wingless".

Proteínas miniatura|Estrutura cristalina de Wnt8 (coas cores do arco da vella) unida ao dominio rico en cisteína de Frizzled8 (verde).

Wnt comprende unha familia diversa de glicoproteínas de sinaliación modificadas con lípidos segregadas que teñen 350–400 aminoácidos de lonxitude. A modificación lipídica de todas as Wnts é unha palmitoleoilación dun só residuo de cisteína totalmente conservado. A palmitoleoilación é necesaria para que Wnt se una á súa proteína transportadora Wntless (WLS) para que poida ser transportada á membrana plasmática para a secreción e permite que a proteína Wnt se una ao seu receptor Frizzled As proteínas Wnt tamén sofren glicosilación, xa que se unen a carbohidratos para asegurar a súa correcta secreción. Na sinalización Wnt, estas proteínas actúan como ligandos para activar as diferentes vías Wnt por rutas parácrinas e autócrinas.

Estas proteínas están altamente conservadas entre as especies. Poden encontrarse en ratos, humanos, o anfibio Xenopus, o peixe cebra (Danio rerio), a mosca Drosophila e moitas outras. Especies Proteínas Wnt Homo sapiens WNT1, WNT2, WNT2B, WNT3, WNT3A, WNT4, WNT5A, WNT5B, WNT6, WNT7A, WNT7B, WNT8A, WNT8B, WNT9A, WNT9B, WNT10A, WNT10B, WNT11, WNT16 Mus musculus (proteínas idénticas ás do H. sapiens) Wnt1, Wnt2, Wnt2B, Wnt3, Wnt3A, Wnt4, Wnt5A, Wnt5B, Wnt6, Wnt7A, Wnt7B, Wnt8A, Wnt8B, Wnt9A, Wnt9B, Wnt10A, Wnt10B, Wnt11, Wnt16 Xenopus Wnt1, Wnt2, Wnt2B, Wnt3, Wnt3A, Wnt4, Wnt5A, Wnt5B, Wnt7A, Wnt7B, Wnt8A, Wnt8B, Wnt10A, Wnt10B, Wnt11, Wnt11R Danio rerio Wnt1, Wnt2, Wnt2B, Wnt3, Wnt3A, Wnt4, Wnt5A, Wnt5B, Wnt6, Wnt7A, Wnt7B, Wnt8A, Wnt8B, Wnt10A, Wnt10B, Wnt11, Wnt16 Drosophila Wg, DWnt2, DWnt3/5, DWnt 4, DWnt6, WntD/DWnt8, DWnt10 Hydra hywnt1, hywnt5a, hywnt8, hywnt7, hywnt9/10a, hywnt9/10b, hywnt9/10c, hywnt11, hywnt16 Caenorhabditis elegans mom-2, lin-44, egl-20, cwn-1, cwn-2

Mecanismo miniatura|Figura 2. Wnt únese (activa) ao receptor. Axin (Axina) é retirada do "complexo de destrución". β-Cat (β-catenina) desprázase ao núcleo, únese a un factor de transcrición sobre o ADN e activa a transcrición dunha proteína. "P" representa fosfato. miniatura|esquerda|Figura 1. Wnt non se une ao receptor. Axin (Axina), GSK e APC forman un "complexo de destrución", e β-Cat (β-catenina) é destruída.

Fundamento

A sinalización de Wnt empeza cando a proteína Wnt se une ao dominio rico en cisteína N-terminal extracelular do receptor da familia Frizzled (Fz). Estes receptores están formados por unha cadea proteica que cruza sete veces a membrana plasmática e constitúe unha familia propia de receptores acoplados á proteína G (GPCRs). Porén, para facilitar a sinalización Wnt, poden necesitarse correceptores xunto coa interacción entre a proteína Wnt e o receptor Fz. Exemplos son a proteína relacionada co receptor lipoproteico (LRP)-5/6, a receptor tirosina quinase (RTK), e ROR2. Despois da activación do receptor, envíase un sinal á fosfoproteína Dishevelled (Dsh), que está localizada no citoplasma. Este sinal transmítese por interacción directa entre Fz e Dsh. As proteínas Dsh están presentes en todos os organismos e todos comparten os seguintes dominios proteicos altamente conservados: un dominio amino-terminal DIX, un dominio PDZ central e un dominio DEP carboxi-terminal. Estes diferentes dominios son importantes porque despois de Dsh, o sinal Wnt pode ramificarse en múltiples vías e cada unha delas interacciona cunha combinación diferente dos tres dominios.

Vías canónica e non canónicas

As tres vías de sinalización Wnt mellor caracterizados son as seguintes: vía Wnt canónica, vía de polaridade celular planar non canónica e vía Wnt/calcio non canónica. Como suxire o seu nome, estas vías pertencen a unha de dúas categorías: canónica e non canónica. A diferenza entre as categorías é que unha vía canónica implica a proteína β-catenina mentres que a vía non canónica opera independentemente dela. miniatura|esquerda|400px|Vía Wnt canónica.

Vía canónica

A vía Wnt canónica (ou vía Wnt/β-catenina) é a vía Wnt que causa unha acumulación de β-catenina no citoplasma e a súa translocación final ao núcleo para actuar como coactivator transcricional de factores de tanscrición que pertencen á familia TCF/LEF. Sen Wnt, a β-catenina non se acumularía no citoplasma xa que un complexo de destrución normalmente a degradaría. Este complexo de destrución comprende as seguintes proteínas: Axina, adenomatosis polyposis coli (APC), proteína fosfatase 2A (PP2A), glicóxeno sintase quinase 3 (GSK3) e caseína quinase 1α (CK1α). O complexo degrada a β-catenina ao etiquetala para a ubiquitinación, o cal seguidamente causa o seu envío ao proteosoma para que sexa dixerida. Porén, unha vez que Wnt se une a Fz e LRP5/6, o funcionamento do complexo de destrución queda alterado. Isto débese a que Wnt causa a translocación do regulador Wnt negativo Axina, e o complexo de destrución á membrana plasmática. A fosforilación por outras proteínas do complexo de destrución fai que seguidamente a Axina se una á cola citoplasmática de LRP5/6. A Axina é desfosforilda e a súa estabilidade e nivel diminúe. Entón Dsh queda activada por fosforilación e os seus dominios DIX e PDZ inhiben a actividade de GSK3 do complexo de destrución. Isto permite que a β-catenina se acumule e localice no núcleo e a continuación induza a resposta celular por transdución de xenes xunto cos factores de tanscrición TCF/LEF (factor potenciador do factor de célula T/linfoide). A β-catenina recruta outros coactivadores transcricionais, como BCL9, Pygopus e Parafibromina/Hyrax. A complexidade do complexo transcricional ensamblado pola β-catenina empeza a coñecerse grazas a novos estudos proteómicos de alto rendemento. Porén, aínda carecemos dunha teoría unificada sobre como a β‐catenina impulsa a expresión de xenes diana, e outras moléculas específicas de tecido poderían axudar á β‐catenina a definir os xenes diana. A vastedade de proteínas que interaccionan coa β-catenina complica a súa comprensión: a β-catenina pode ser fosforilada directamente na Ser552 por Akt, o cal causa a súa disociación de contactos célula-célula e a acumulación no citosol, a partir de aí a 14-3-3ζ interacciona coa β-catenina (pSer552) e potencia a súa translocación nuclear. BCL9 e Pygopus, de feito, posúen varias funcións independentes da β-catenina (por tanto, probablemente, independentes da sinalización Wnt). miniatura|250px|Vía PCP non canónica.

Vías non canónicas

Na vía de polaridade celular planar non canónica (PCP) non intervén a β-catenina. Non usa LRP-5/6 como correceptor e pénsase que utiliza NRH1, Ryk, PTK7 ou ROR2. A vía PCP actívase pola unión de Wnt a Fz e ao seu correceptor. O receptor despois recruta Dsh, a cal utiliza os seus dominios PDZ e DIX para formar un complexo co activador da morfoxénese 1 asociado a Dishevelled (DAAM1). Daam1 activa despois a pequena proteína G Rho por medio dun factor de intercambio de guanina. Rho activa quinase asociada a Rho (ROCK), que é un dos maiores reguladores do citoesqueleto. Dsh tamén forma un complexo con rac1 e intervén como mediadora da unión da profilina á actina. Rac1 activa JNK e pode orixinar a polimerización da actina. A unión da profilina á actina pode causar a reestruturación do citoesqueleto e a gastrulación. miniatura|esquerda|250px|Vía Wnt/calcio non canónica.