Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A

WNT JELÁTVITEL Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Berki Tímea és Boldizsár Ferenc Jelátvitel

TÁMOP /1/A Wnt molekulák felfedezése Wnt 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 /1/A Wnt család fehérjéi 19 szekretált glikoprotein, melyek a fejlődés különböző folyamatait szabályozzák: •A sejt sorsának a meghatározása •Sejt proliferáció •Sejt polaritás és sejtmigráció •Daganat fajták •Öregedés folyamatai

TÁMOP /1/A 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 /1/A 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 /1/A 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 /1/A Wnt jelátviteli útvonalak Kanonikus útvonal Wnt/Ca 2+ Citoszkeletális újraszerveződés Citoszkeletális újraszerveződés „Planar” sejt polaritás Gén transzkripció Sejtmag PKC PLC NFAT Ca 2+ Kalcineurin Rac RhoA JNK G -fehérjék? CaMKII NFAT P Citoplazma Plazma membrán DIXPDZDEP Daam1 ROCK Prickle LRP5/6  -katenin DIXPDZDEP Axin GSK3b APC  -TrCP  -katenin LEF/ TCF LEF/ TCF  -katenin Dsh Wnt Frizzled Axin Wnt5a Frizzled Wnt11 Frizzled Stbm Nincs Wnt jel ? ?

TÁMOP /1/A Kanonikus Wnt útvonal Sejtmag Wnt8 Citoplazma Plazma membrán LRP5/6 Frizzled  -katenin Axin DIXPDZDEP TCF3 Dsh Dkk1 Krm Anterior gének

TÁMOP /1/A  -katenin a sejt adhézióban Sejtmag  -katenin LEF/ TCF LEF/ TCF Transzkripció Citoplazma Plazma membrán  -katenin Axin GSK3b APC  -katenin degradáció Wnt Frizzled Nincs Wnt jel Dsh  -katenin P P  -katenin Kadherin  -katenin Kadherin  katenin  -katenin Kadherin  -katenin  katenin Kadherin  katenin Adherens junkció + Wnt jel

TÁMOP /1/A I. Alzheimer betegség I. NFT-k kialakulása Apoptózis NO Activált mikroglia DNS károsodás Excitotoxicitás Sejtciklus aktiváció Abnormális DNS szintézis  AP p53 Gyors bAP toxicitásKésleltetett bAP toxicitás Wnt Dkk1 Bax - +

TÁMOP /1/A II. 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  -katenin LEF/ TCF LEF/ TCF  AP Akt

TÁMOP /1/A NövekedésNövekedés  -katenin GSK3  Wnt Frizzled Dsh Sejtmag  -katenin TCF4 Frat PP2A Axin APC  -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 /1/A PKC izoformák a Wnt jelátvitelben •PKC  •PKC  •PKC 

TÁMOP /1/A The classical view of three independent Wnt signalling pathways 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 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 Planar cell polarity pathway is Ca dependent and using JNK as well as PKCs to transduce signals to the AP1 complex.

TÁMOP /1/A Milyen betegségekben van szerepe a Wnt jelátvitelnek? •Gyulladás •Fibrózis •Rák

TÁMOP /1/A Wnt célgének Kanonikus útvonal (  -katenin/TCF) Ciklin D1, MMP-k, c-myc, Cox-2, c-jun, Fra-1, VEGFR, EGFR Ca 2+ útvonal (NFAT, NFkB) IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-15, IFN- , GMCSF, TNF- , ICAM-1 PCP útvonal (AP1), Ciklin D1, MMP-k, FasL, Bim, Bcl3, FL1, GMCSF GYULLADÁS SZÖVET REGENERÁCIÓ ÉS REMODELLÁLÁS IL-1, Il-8, IL-6, MMP-k FGF10, TGFb, BMP4, MMP-k

TÁMOP /1/A Reumatoid arthritisz CD34+ csontvelői progenitorsejt infiltráció Gyulladásos stimulus Leukocita infiltráció Emelkedett Wnt5a IL6, IL8, IL15, metalloproteinázok Ízületi károsodás Wnt1 Wnt5a Wnt11 Wnt13 Fz-2 Fz-5 Fz-7Synoviociták

TÁMOP /1/A A 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 •PKC  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