Desvendando o Papel do HUWE1 na Sinalização WNT
Uma olhada mais de perto no impacto do HUWE1 na via de sinalização WNT e no câncer.
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Índice
A Sinalização WNT é uma via biológica crucial que tem um papel significativo no desenvolvimento, crescimento e função celular. No corpo, ela ajuda as células a decidirem em que elas devem se tornar, como devem crescer e como devem se organizar em tecidos. Quando funciona direitinho, essa via contribui para o comportamento celular normal. Mas quando algo sai errado, pode levar a doenças, incluindo o Câncer.
O Papel da β-catenina na Sinalização WNT
No centro da sinalização WNT tá uma proteína chamada β-catenina. Em circunstâncias normais, os níveis de β-catenina na célula são bem controlados. Quando os sinais WNT não estão presentes, a β-catenina é destruída por um grupo de proteínas conhecidas como complexo de destruição. Esse complexo inclui várias proteínas importantes que trabalham juntas para marcar a β-catenina para degradação, mantendo seus níveis baixos na célula.
Quando os sinais WNT chegam, eles se ligam a receptores específicos na superfície da célula. Essa ligação causa mudanças dentro da célula, levando à estabilização e acumulação da β-catenina. Uma vez que há β-catenina suficiente na célula, ela pode entrar no núcleo e trabalhar com outras proteínas para ativar genes que são essenciais para o crescimento e desenvolvimento celular.
Mutação e Câncer
Mutação nos componentes da via de sinalização WNT pode levar a uma regulação inadequada da β-catenina. Essas mutações podem causar crescimento celular descontrolado, que é uma característica do câncer, especialmente no câncer colorretal. Entendendo como a β-catenina e a via WNT funcionam, os pesquisadores querem encontrar novas formas de tratar os cânceres afetados por essas mutações.
A Importância do HUWE1
Um jogador na regulação da sinalização WNT é uma proteína chamada HUWE1. HUWE1 é uma enzima que adiciona pequenas moléculas chamadas ubiquitinas a outras proteínas, marcando-as para degradação. Essa atividade pode afetar os níveis de proteínas-chave na via WNT, especialmente a β-catenina.
Estudos recentes indicam que HUWE1 melhora a sinalização WNT, ao contrário da crença anterior de que poderia inibi-la. O papel do HUWE1 nessa via adiciona uma camada de complexidade ao nosso entendimento da sinalização WNT e abre novas avenidas para pesquisa em tratamento do câncer.
Mecanismos de Ação do HUWE1
Regulando os Níveis de β-Catenina
HUWE1 ajuda a aumentar os níveis de β-catenina ao contrariar os processos de degradação governados pelo complexo de destruição. Esse equilíbrio é crucial porque para a sinalização WNT funcionar corretamente, deve haver β-catenina suficiente disponível na célula.
O Papel do Complexo de Destruição
O complexo de destruição é composto por várias proteínas, incluindo AXIN1, APC e GSK3. HUWE1 interage com essas proteínas para modular sua atividade. Fazendo isso, HUWE1 pode influenciar como a β-catenina é regulada, o que por sua vez afeta a sinalização WNT.
Mecanismos Dependentes do HUWE1
Os pesquisadores identificaram pelo menos duas maneiras pelas quais HUWE1 promove a sinalização WNT:
- Contrabalançando a Degradação: Ao reduzir a atividade do complexo de destruição, HUWE1 ajuda a prevenir a quebra da β-catenina.
- Outros Papéis Regulatórios: Além de regular a degradação, HUWE1 pode também influenciar como a β-catenina interage com outras proteínas ou sua localização dentro da célula.
Explorando Telas Genéticas para Entender a Sinalização WNT
Cientistas estão usando técnicas avançadas de triagem genética para descobrir mais sobre os papéis regulatórios de proteínas como HUWE1 na sinalização WNT. Criando linhagens celulares humanas com mutações específicas, os pesquisadores podem observar como mudanças em diferentes componentes afetam a via.
Telas Genéticas Direcionadas
Telagens genéticas direcionadas envolvem mutar genes aleatoriamente e observar as mudanças resultantes na atividade da sinalização WNT. Esses experimentos destacaram vários reguladores da via, incluindo HUWE1.
Uso de Células Haploides
Um tipo de célula humana chamada células haploides tem apenas uma cópia de cada gene, facilitando o estudo dos efeitos das mutações. Usando células haploides, os pesquisadores podem identificar como mudanças específicas nos genes impactam a sinalização WNT e descobrir novos componentes envolvidos na regulação dessa via.
Implicações para o Tratamento do Câncer
Entender como HUWE1 melhora a sinalização WNT fornece insights valiosos para o desenvolvimento de terapias contra o câncer. Como muitos tumores têm mutações na via WNT, direcionar a interação do HUWE1 pode oferecer uma maneira de estabilizar ou reduzir a sinalização WNT quando necessário.
Direcionando HUWE1 no Câncer
Embora pareça razoável inibir o HUWE1 para controlar os níveis de β-catenina no câncer, fazer isso pode ter efeitos indesejados. Como o HUWE1 também regula outras funções celulares importantes, bloqueá-lo completamente pode não ser efetivo ou seguro.
Em vez disso, os pesquisadores estão focados em identificar substratos específicos do HUWE1 que estão envolvidos na sinalização WNT. Se esses alvos puderem ser isolados, eles podem fornecer novas oportunidades terapêuticas sem interromper toda a função do HUWE1.
Conclusão
Através do estudo do HUWE1 e seu impacto na sinalização WNT, os cientistas estão descobrindo novas camadas dentro dessa via complexa. Os papéis de diferentes proteínas, como o complexo de destruição e a β-catenina, interagem de maneiras que são vitais para o funcionamento celular adequado. À medida que a pesquisa avança, o objetivo é traduzir essas descobertas em tratamentos eficazes para cânceres influenciados por mutações na via WNT.
Explorando mais como HUWE1 e suas interações podem ser manipuladas, existe potencial para desenvolver terapias contra o câncer mais precisas que visem especificamente os mecanismos da sinalização WNT sem efeitos generalizados nos processos celulares normais. O trabalho contínuo nessa área traz promessas para avançar nossa compreensão da biologia do câncer e melhorar os resultados do tratamento para os pacientes.
Título: The ubiquitin ligase HUWE1 enhances WNT signaling by antagonizing destruction complex-mediated β-catenin degradation and through a mechanism independent of β-catenin stability
Resumo: WNT/{beta}-catenin signaling is mediated by the transcriptional coactivator {beta}-catenin (CTNNB1). CTNNB1 abundance is regulated by phosphorylation and proteasomal degradation promoted by a destruction complex composed of the scaffold proteins APC and AXIN1 or AXIN2, and the kinases CSNK1A1 and GSK3A or GSK3B. Loss of CSNK1A1 increases CTNNB1 abundance, resulting in hyperactive WNT signaling. Previously, we demonstrated that the HECT domain ubiquitin ligase HUWE1 is necessary for hyperactive WNT signaling in HAP1 haploid human cells lacking CSNK1A1. Here, we investigate the mechanism underlying this requirement. In the absence of CSNK1A1, GSK3A/GSK3B still phosphorylated a fraction of CTNNB1, promoting its degradation. HUWE1 loss enhanced GSK3A/GSK3B-dependent CTNNB1 phosphorylation, further reducing CTNNB1 abundance. However, the reduction in CTNNB1 caused by HUWE1 loss was disproportionately smaller than the reduction in WNT target gene transcription. To test if the reduction in WNT signaling resulted from reduced CTNNB1 abundance alone, we engineered the endogenous CTNNB1 locus in HAP1 cells to encode a CTNNB1 variant insensitive to destruction complex-mediated phosphorylation and degradation. HUWE1 loss in these cells reduced WNT signaling with no change in CTNNB1 abundance. Genetic interaction and overexpression analyses revealed that the effects of HUWE1 on WNT signaling were not only mediated by GSK3A/GSK3B, but also by APC and AXIN1. Regulation of WNT signaling by HUWE1 required its ubiquitin ligase activity. These results suggest that in cells lacking CSNK1A1, a destruction complex containing APC, AXIN1 and GSK3A/GSK3B downregulates WNT signaling by phosphorylating and targeting CTNNB1 for degradation. HUWE1 enhances WNT signaling by antagonizing this activity. Therefore, HUWE1 enhances WNT/CTNNB1 signaling through two mechanisms, one that regulates CTNNB1 abundance and another that is independent of CTNNB1 stability. Coordinated regulation of CTNNB1 abundance and an independent signaling step by HUWE1 would be an efficient way to control WNT signaling output, enabling sensitive and robust activation of the pathway. Author SummaryThe WNT pathway is a conserved signaling system with diverse functions in embryonic development and adult tissue homeostasis. Dysregulation of WNT signaling drives many types of cancer. Over four decades of research have revealed a great deal about how the core components of the WNT pathway regulate signaling, but much less is known about additional regulatory layers superimposed on the core signaling module. In this study we present an example of such regulation by the ubiquitin ligase HUWE1. Phosphorylation of the transcriptional co-activator {beta}-catenin by a protein complex called the destruction complex targets {beta}-catenin for degradation. This is considered the main regulated step in WNT signaling. We demonstrate that HUWE1 enhances WNT signaling through two distinct mechanisms. First, HUWE1 antagonizes the phosphorylation and degradation of {beta}-catenin by the destruction complex. Second, HUWE1 enhances WNT signaling through a mechanism independent from control of {beta}-catenin stability. The effects of HUWE1 on WNT signaling require its ubiquitin ligase activity, suggesting there is a HUWE1 substrate awaiting discovery. Our work therefore reveals a new role for HUWE1 controlling the main regulated step in WNT signaling - {beta}-catenin phosphorylation by the destruction complex - and most likely a downstream mechanism.
Autores: Andres M Lebensohn, J. K. McKenna, Y. Wu, P. Sonkusre, R. Chari
Última atualização: 2024-03-17 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.02.578552
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.02.578552.full.pdf
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