Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

WNT JELÁTVITEL

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Berki Tímea és Boldizsár FerencJelátvitel

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Wnt molekulák felfedezéseWnt gének: • Wingless (szárny nélküli) gén a Drosophila

melanogaster-ben• Int gén egérben• 24 került felfedezésre• 19 jelenik meg emlősben• 10 receptor gén – Frizzled receptorok

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Wnt család fehérjéi19 szekretált glikoprotein, melyek a fejlődés különböző folyamatait szabályozzák:• A sejt sorsának a meghatározása• Sejt proliferáció• Sejt polaritás és sejtmigráció• Daganat fajták • Öregedés folyamatai

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Frizzled (Fz) család receptorok• 7-TM receptorok; egy aktív Wnt-Fz receptor komplex

összeszerelődéshez ko-receptorok jelenléte is szükséges, mint a low-density lipoprotein-related protein 5 és 6 (LRP5/6)

• Kanonikus útvonal aktivátorai: Wnt1, Wnt3, Wnt3a, Wnt7a, Wnt7b, Wnt8

• Nem-kanonikus útvonal aktivátorai: Wnt5a, Wnt4, Wnt11

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Kanonikus útvonal• Fejlődő timocitákban és a tímusz epitéliumban írták le• A Wnt-Fz-LRP6 komplex jelátvitele a Dishevelled (Dvl) 3

doménjének foszforilációját eredményezi, amely egy citoszolikus jelátvivő molekula

• A Dvl aktivációja a végül a GSK-3 foszforilációját és ennek következtében gátlását eredményezi

• A GSK-3 gátlása a -katenin stabilizációját és következményes citoszolikus akkumulációját okozza, amely aztán transzlokálódik a sejtmagba

• -katenin aktív transzkripciós faktor komplexet képez a T-sejt faktor (LEF1, TCF1, TCF3, TCF4) családdal és a transzkripciós iniciátor p300-al

• A transzkriciós komplex sikeres összeállása különböző target gének aktivációját okozza, mint a cyclin-D1, c-myc, c-jun , Fra-1 VEGFR, stb.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Nem-kanonikus útvonal• -katenintől független• Elágazik a következő 2 útvonal felé:

1. Poláris sejt polaritás (PCP) vagy c-Jun-N terminális kináz (JNK) / Activating Protein (AP1) dependens útvonal

2. Ca2+ vagy Protein kináz C (PKC)/Kalmodulin kináz (CaMKII)/Nuclear Factor of Activating T- cells (NFAT) dependens útvonal

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Wnt jelátviteli útvonalakKanonikus útvonal Wnt/Ca2+

Citoszkeletálisújraszerveződés

„Planar” sejt polaritás

Gén transzkripció

Sejtmag

PKC

PLC

NFAT

Ca2+

Kalcineurin

RacRhoA

JNK

G -fehérjék?

CaMKII

NFATP

Citoplazma

Plazma membrán

DIX PDZ DEP

Daam1

ROCK

Prickle

LRP5/6

-katenin

DIX PDZ DEP

AxinGSK3b

APC

-TrCP

-kateninLEF/TCF

-katenin

Dsh Dsh

Wnt

Frizzled

Axin

Wnt5a

Frizzled

Wnt11

Frizzled Stbm

Nincs Wnt jel

?

?

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Kanonikus Wnt útvonal

Sejtmag

Wnt8

Citoplazma

Plazma membrán

LRP5/6

Frizzled

-katenin

Axin DIX PDZ DEP

TCF3

Dsh

Dkk1

Krm

Anterior gének

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

-katenin a sejt adhézióban

Sejtmag

-kateninLEF/TCF

Transzkripció

Citoplazma

Plazma membrán

-kateninAxin

GSK3b

APC

-katenindegradáció

Wnt

Frizzled

Nincs Wnt jel

Dsh

-katenin

P

P

a-katenin

Kadherin

-katenin

-katenin

Kadherin

a-katenin

a-k

aten

in

Kadherin

-ka

teni

n

a-k

aten

in

Kadherin

-ka

teni

n

Adherensjunkció

+ Wnt jel

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Alzheimer betegség I.

NFT-k kialakulásaApoptózis

NO

Activált mikroglia

DNS károsodás

Excitotoxicitás

Sejtciklus aktiváció

Abnormális DNS szintézis

AP

p53

Gyors bAP toxicitás Késleltetett bAP toxicitásWnt

Dkk1Bax-

+

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Alzheimer betegség II.Késői állapot

↓ Tau foszforiláció

GSK3

Wnt

Frizzled

Akt

PI3K

Dkk1

Krm

↑ Tau foszforiláció

GSK3

Wnt

Frizzled

Akt

PI3K

Dkk1

Krm

Korai állapot

P

GD3 szintáz-ciklin D1

-katenin

GSK3

Wnt

Frizzled

Dsh

Sejtmag

-kateninLEF/TCF

AP

Akt

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Növekedés

-katenin

GSK3

Wnt

Frizzled

Dsh

Sejtmag -katenin

TCF4

Frat

PP2A

AxinAPC

-TrCP

TCF4

Frp

Nkd 1 és 2

Dominánsan negatív Dsh-k

Dominánsan negatív Frizzled-ek

ICAT

CK-1,2

Wnt és Tcf jelátvitel gátlása a kanonikus útban

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

PKC izoformák a Wnt jelátvitelben• PKCa• PKCd• PKCz

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

The classical view of three independent Wnt signalling pathways1. The canonical pathway is the first and best

characterized Wnt pathway. Signals are coming through the 7 transmembrane domains of Frizzled-receptors, than Dsh is phosphorylated and signal is transmitted via -catenin to TCF/LEF in the nucleus.

2. Ca-dependent Wnt signaling is transmitted by Frizzleds and G-proteins and the intracellular signaling molecules are CaMKII and different izotypes of PKCs. Inhibitory signals can use TAK and NLK to get into the nucleus. One of the key targets is NF-AT.

3. Planar cell polarity pathway is Ca dependent and using JNK as well as PKCs to transduce signals to the AP1 complex.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Milyen betegségekben van szerepe a Wnt jelátvitelnek?• Gyulladás• Fibrózis• Rák

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Wnt célgének

Wnt célgénekKanonikus útvonal(-katenin/TCF)

Ciklin D1, MMP-k, c-myc, Cox-2, c-jun, Fra-1, VEGFR, EGFR

Ca2+ útvonal(NFAT, NFkB)

IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-15, IFN-, GMCSF, TNF-a, ICAM-1

PCP útvonal(AP1)

Ciklin D1, MMP-k, FasL, Bim, Bcl3, FL1, GMCSF

GYULLADÁSSZÖVET

REGENERÁCIÓ ÉS REMODELLÁLÁS

IL-1, Il-8, IL-6, MMP-k FGF10, TGFb, BMP4, MMP-k

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Reumatoid arthritisz

CD34+ csontvelőiprogenitorsejt infiltráció

Gyulladásosstimulus

Leukocita infiltráció

Emelkedett Wnt5a

IL6, IL8, IL15,metalloproteinázok

Ízületi károsodás

Wnt1Wnt5aWnt11Wnt13

Fz-2Fz-5Fz-7

Synoviociták

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A Wnt4 jelátvitelben öregedés alatt bekövetkező molekuláris változások• A Wnt4 főleg a -katenin függő kanonikus útvonalat használja• A Wnt4 szint csökken a tímusz öregedése alatt• A Wnt4 receptorai a Frizzled-4 és Frizzled-6• A Wnt4 receptorok expressziós mintázata változik a tímusz

öregedése során• Öregedés során a receptorok egyensúly a Fz-6 irányába tolódik

el, amely negatív jeleket továbbít• PKCd intracellulárisan modulálja a Wnt4 jeltovábbítást• A CTGF – a Wnt4 egyik célgénjének - expressziója emelkedik

öregedés során• A CTGF a -katenin függő jeltovábbítási útvonal negatív

regulátora• A CTGF és egyik nemrégiben leírt receptora a Fz-8 egy

másodlagos negatív visszacsatoló mechanizmusban vesz részt a Wnt4 jeltovábbítási rendszerben