WNKs sulla mosca

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• Cellula & fisiologia del trasporto

Un ruolo centrale delle chinasi With No Lysine (K) (WNK) chinasi nell’equilibrio elettrolitico renale e nel controllo della BP è stato illuminato quando le mutazioni in WNK1 e WNK4 sono state identificate come causa di un’intolleranza genetica al sodio e al potassio1 (pseudoipoaldosteronismo tipo 2; noto anche come ipertensione ipercalemica familiare o sindrome di Gordon). In questo numero del Journal of the American Society of Nephrology (JASN), Sun et al.2 riferiscono su un nuovo giocatore nel percorso WNK e una sorprendente complessità del meccanismo di segnalazione.

Secondo la comprensione attuale, le chinasi WNK orchestrano una risposta di interruttore che alterna le attività di due segmenti distali del nefrone (tubulo convoluto distale e nefrone distale sensibile all’aldosterone) per mantenere l’equilibrio di sodio e potassio su assunzione di potassio ampiamente varia.3 Le chinasi WNK nel tubulo convoluto distale insieme a una chinasi a valle, Ste20-related proline/alanine-rich kinase (SPAK), formano una cascata di segnalazione sensibile al potassio che controlla l’attività del cotrasportatore sodio-cloruro sensibile ai tiazidi (NCC) su richiesta. La segnalazione WNK viene attivata in risposta al basso livello di potassio plasmatico nella carenza di potassio nella dieta, e questo stimola il NCC a limitare la perdita di potassio dal nefrone distale sensibile all’aldosterone a spese della conservazione del sodio.4-6 Al contrario, quando il potassio nella dieta è abbondante, la cascata WNK viene inibita, e questo sopprime l’assorbimento di NaCl e aumenta l’escrezione di potassio.7 Capire perché la segnalazione WNK-SPAK è così squisitamente sensibile al potassio plasmatico è stato oggetto di grande interesse.

In questo numero del JASN, Sun et al.2 riferiscono che il meccanismo di segnalazione dipendente dal potassio può essere più complesso di quanto originariamente immaginato. Questa elegante serie di studi fa un uso meraviglioso di un sistema modello, il tubulo Malpighian di Drosophila melanogaster, per esplorare le complessità della segnalazione WNK, costruendo sulla ricca storia di organismi modello nella fisiologia renale. Quando viene stimolato, il tubulo di Malpighian secerne una soluzione ricca di cloruro di potassio a un ritmo copioso, equivalente a un volume cellulare di fluido al secondo. Sun et al.2 hanno già stabilito che la secrezione di potassio è guidata dall’attivazione di WNK, che attiva l’ortologa SPAK Fray; questa, a sua volta, fosfoattiva NKCC1.8 In questo studio, Sun et al.2 hanno sfruttato la trattabilità genetica del modello di tubulo Malpighian di D. melanogaster. Insieme a una meravigliosa combinazione di strumenti fisiologici e biochimici, sono stati in grado di sondare più a fondo il meccanismo di segnalazione intracellulare.

Come le controparti dei mammiferi,4,9 Sun et al.2 hanno scoperto che il D. melanogaster WNK è una chinasi intracellulare di cloruro (Cli-)-sensing. Le misure di chinasi in vitro hanno rivelato che il cloruro stabilizza la conformazione inattiva di WNK, impedendo l’attivazione della chinasi fino a quando Cli- è fisiologicamente diminuito. Di conseguenza, l’attivazione di WNK può essere sensibile ai cambiamenti del potassio plasmatico e del potenziale di membrana, che hanno una potente influenza su .4,5

Nel tubulo convoluto distale dei mammiferi, i canali del potassio Kir4.1/Kir5.1 si ritiene che traducano i cambiamenti del potassio plasmatico nella segnalazione di WNK attraverso i cambiamenti del potenziale di membrana e Cli-.5,10,11 Coerentemente con questa idea, studi di coespressione eterologa di Kir 4.1, NCC e WNK in cellule renali embrionali umane hanno rivelato che l’abbassamento del potassio extracellulare ha causato un’iperpolarizzazione del potenziale di membrana, che a sua volta ha abbassato il Cli- per stimolare WNK e aumentare la fosforilazione di SPAK e NCC.5 L’aumento del potassio ha avuto l’effetto opposto. Anche se questi bellissimi studi hanno stabilito l’ipotesi WNK/Cl-sensing, hanno lasciato molti a chiedersi se questo accade davvero in vivo.

Sun et al.2 ora mostrano per la prima volta che il meccanismo opera in cellule di trasporto nativo ma con una torsione. Utilizzando un sensore Cl- geneticamente codificato espresso nelle cellule del tubulo malpighiano, l’attivazione del trasporto di ioni e la segnalazione WNK nel tubulo malpighiano è stata trovata per coincidere con una caduta di Cli-, proprio come previsto. Sorprendentemente, tuttavia, la mutazione dei residui in WNK che formano il sito di legame Cl- non era sufficiente per attivare la segnalazione e il trasporto WNK. La piena attivazione del trasporto di ioni nel tubulo di Malpighian con la chinasi WNK insensibile al Cl richiedeva la coespressione di un’altra proteina, una proteina di impalcatura della chinasi lontanamente collegata alle proteine armadillo chiamata Drosophila MO2512 (nota anche come proteina 39 di legame al calcio). Gli studi di knockdown hanno stabilito che MO25 è necessaria per l’attivazione fisiologica del flusso ionico transepiteliale con il wild-type WNK. Poiché gli studi di fosforilazione in vitro hanno rivelato che Drosophila Mo25 influenza la sensibilità al cloruro di WNK, sembra probabile che le interazioni cooperative tra cloruro e Mo25 regolano direttamente la segnalazione di WNK.

Questi risultati hanno probabilmente un’applicabilità immediata al rene dei mammiferi. MO25 colocalizza con NCC e NKCC2 sulla membrana apicale del rene di topo.13 Inoltre, studi biochimici hanno rivelato che MO25 mammifero migliora WNK4/SPAK-mediata fosforilazione di NCC e NKCC,14 probabilmente facilitando cambiamenti strutturali in chinasi. Insieme all’intrigante scoperta nel tubulo malpighiano di Drosophila riportata da Sun et al.,2 queste osservazioni forniscono una ragione convincente per suggerire che MO25 influenza la segnalazione WNK nel rene dei mammiferi.

La scoperta di MO25 nel percorso WNK ha importanti implicazioni. Poiché il basso consumo di potassio, comune nelle diete moderne, preme il percorso dell’interruttore per conservare il potassio a spese dell’aumento dell’assorbimento del sodio, il percorso fornisce un meccanismo per spiegare perché la dieta moderna alimenta il fuoco dell’ipertensione sensibile al sale. Dato il suo ruolo potenziale nel determinare la sensibilità del percorso al potassio, MO25 dovrebbe essere considerato come un potenziale bersaglio di farmaci antipertensivi.

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