WNKs on the Fly

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Um papel central do Sem Lisina (K) (WNK) kinases no equilíbrio eletrolítico renal e controle da PA foi iluminada quando mutações no WNK1 e WNK4 foram identificadas como causa de intolerância genética ao sódio e potássio1 (pseudo-hipoaldosteronismo tipo 2; também conhecido como hipertensão hipercalêmica familiar ou síndrome de Gordon). Neste número do Journal of the American Society of Nephrology (JASN), Sun et al.2 relatam um novo jogador no caminho da WNK e uma surpreendente complexidade do mecanismo de sinalização.

De acordo com o entendimento atual, as kinases da WNK orquestram uma resposta de comutação que alterna as atividades de dois segmentos distais do nefrónio (túbulo convoluto distal e nefrónio distal sensível a a aldosterona) para manter o equilíbrio de sódio e potássio sobre a ingestão de potássio muito variada.3 As quinases WNK no túbulo convoluto distal juntamente com uma quinase a jusante, proline/alaninase (SPAK) relacionada com Ste20, formam uma cascata de sinalização sensível ao potássio que controla a atividade do cotransportador de cloreto de sódio sensível ao tiazido (NCC) sob demanda. A sinalização WNK é ativada em resposta à deficiência de potássio na dieta, e isso estimula o NCC a limitar a perda de potássio do nefrónio distal sensível a aldosterona, às custas de reter o sódio.4-6 Ao contrário, quando o potássio na dieta é abundante, a cascata WNK é inibida, e isso suprime a absorção de NaCl e aumenta a excreção de potássio.7 Entendendo porque a sinalização WNK-SPAK é tão primorosamente sensível ao potássio plasmático tem sido o assunto de grande interesse.

Nesta edição do JASN, Sun et al.2 relatam que o mecanismo de sinalização dependente do potássio pode ser mais complexo do que originalmente imaginado. Esta elegante série de estudos faz um uso maravilhoso de um sistema modelo, o túbulo de Drosophila melanogaster Malpighian, para explorar as complexidades da sinalização WNK, construindo sobre a rica história dos organismos modelo na fisiologia renal. Quando estimulado, o túbulo de Malpighian segrega uma solução rica em cloreto de potássio a uma taxa copiosa, equivalente a um volume celular de fluido por segundo. Sun et al.2 já estabeleceram que a secreção de potássio é impulsionada pela ativação do WNK, que ativa o Ortholog Fray SPAK; este, por sua vez, ativa o NKCC1.8 Neste estudo, Sun et al.2 exploraram a tractabilidade genética do modelo de túbulo de D. melanogaster Malpighian. Juntamente com uma combinação maravilhosa de ferramentas fisiológicas e bioquímicas, eles foram capazes de sondar mais profundamente o mecanismo de sinalização intracelular.

Como os mamíferos,4,9 Sun et al.2 descobriram que o D. melanogaster WNK é um cloreto intracelular (Cli-)-sensing kinase. Medidas in vitro da cinase revelaram que o cloreto estabiliza a conformação inativa do WNK, prevenindo a ativação da cinase até que o Cli- seja fisiologicamente diminuído. Como consequência, a ativação do WNK pode ser sensível a mudanças no potencial plasmático de potássio e de membrana, que têm uma poderosa influência sobre .4,5

No túbulo convoluto distal de mamíferos, acredita-se que os canais de potássio Kir4.1/Kir5.1 traduzem as mudanças no potencial plasmático de potássio para a sinalização do WNK através de mudanças no potencial de membrana e no Cli-.5,10,11 Em consonância com essa idéia, estudos heterólogos de coexpressão de Kir 4.1, NCC e WNK em células renais embrionárias humanas revelaram que a diminuição do potássio extracelular causou hiperpolarização do potencial de membrana, o que, por sua vez, diminuiu o Cli- para estimular o WNK e aumentar a SPAK e a fosforilação do NCC.5 O aumento do potássio teve o efeito oposto. Embora esses belos estudos tenham estabelecido a hipótese WNK/Cl–sensing, eles deixaram muitos se perguntando se isso realmente acontece in vivo.

Sun et al.2 agora mostram pela primeira vez que o mecanismo opera em células transportadoras nativas, mas com uma torção. Usando um sensor Cl- geneticamente codificado expresso nas células do túbulo de Malpighian, a ativação do transporte de íons e a sinalização WNK no túbulo de Malpighian foi encontrada para coincidir com uma queda no Cli-, exatamente como previsto. Surpreendentemente, porém, a mutação dos resíduos na WNK que formam o local de ligação Cl- não foi suficiente para ativar a sinalização e o transporte da WNK. A ativação total do transporte de íons no túbulo de Malpighian com a WNK kinase sensível ao Cl exigiu a coexpressão de outra proteína, uma proteína de andaime cinase distantemente relacionada às proteínas de tatu chamada Drosophila MO2512 (também conhecida como proteína de ligação de cálcio 39). Estudos de derrubamento estabeleceram que a MO25 é necessária para a ativação fisiológica do fluxo de íons transepitélicos com o WNK do tipo selvagem. Como estudos in vitro de fosforilação revelaram que a Drosophila Mo25 influencia a sensibilidade ao cloreto do WNK, parece provável que as interações cooperativas entre o cloreto e o Mo25 regulam diretamente a sinalização do WNK.

Estes achados provavelmente têm aplicabilidade imediata no rim dos mamíferos. MO25 coloca-se com NCC e NKCC2 na membrana apical do rim do rato.13 Além disso, estudos bioquímicos revelaram que o MO25 dos mamíferos melhora a fosforilação mediada por WNK4/SPAK do NCC e NKCC,14 provavelmente facilitando mudanças estruturais nas kinases. Juntamente com a intrigante descoberta no túbulo de Drosophila Malpighian, relatada por Sun et al.,2 estas observações fornecem razões convincentes para sugerir que o MO25 influencia a sinalização WNK no rim de mamíferos.

A descoberta do MO25 na via WNK tem implicações importantes. Como o baixo consumo de potássio, comum nas dietas modernas, pressiona o caminho do interruptor para conservar o potássio em detrimento do aumento da absorção de sódio, o caminho fornece um mecanismo para explicar porque a dieta moderna alimenta o fogo da hipertensão sensível ao sal. Dado o seu papel potencial na determinação da sensibilidade do caminho ao potássio, o MO25 deve ser considerado como um alvo potencial da droga anti-hipertensiva.

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