WNK (proteína quinasa deficiente en lisina 1) , también conocida como WNK1 , es una enzima codificada por el gen WNK1 . [5] [6] [7] [8] [9] WNK1 es una proteína quinasa de serina-treonina y parte de la familia de quinasas "sin lisina/K" WNK. [5] [6] [7] [ 9] El papel predominante de WNK1 es la regulación de los cotransportadores de cationes-Cl − (CCC), como el cotransportador de cloruro de sodio ( NCC ), el simtransportador basolateral Na-K-Cl ( NKCC1 ) y el cotransportador de cloruro de potasio (KCC1) ubicados dentro del riñón. [5] [6] [9] Los CCC median la homeostasis iónica y modulan la presión arterial al transportar iones dentro y fuera de la célula . [5] Como resultado, las mutaciones de WNK1 se han implicado en trastornos/enfermedades de la presión arterial; Un claro ejemplo es la hipertensión hipercalémica familiar (HFH). [5] [6] [7] [8] [9]
La proteína WNK1 está compuesta por 2382 aminoácidos (peso molecular 230 kDa). [8] La proteína contiene un dominio quinasa ubicado dentro de su corto dominio N-terminal y una larga cola C-terminal . [8] El dominio quinasa tiene cierta similitud con la familia de proteínas quinasas MEKK . [8] Como miembro de la familia WNK, el residuo de lisina catalítica de la quinasa está ubicado únicamente en la cadena beta 2 del bucle de glicina. [8] Para tener actividad quinasa, WNK1 debe autofosforilar el residuo de serina 382 que se encuentra en su bucle de activación. [8] [5] Además, la fosforilación en otro sitio (Ser378) aumenta la actividad de WNK1. [5] Un dominio autoinhibitorio está ubicado dentro del dominio C-terminal junto con un dominio HQ que es necesario para las interacciones de WNK1 con otros WNK. [5] [6] [7] [8] Las interacciones entre WNK juegan un papel importante en la función; los mutantes WNK1 que carecen de un dominio HQ también carecen de actividad quinasa.
El gen WNK1 codifica una serina-treonina quinasa citoplasmática expresada en la nefrona distal . [5] [6] [8] Los estudios han demostrado que WNK1 puede activar múltiples CCC. [5] [6] Sin embargo, WNK1 no fosforila directamente las CCC en sí, sino que fosforila otras serina-treonina quinasas : la quinasa rica en prolina-alanina relacionada con Sterile20 (SPAK) y la quinasa de respuesta al estrés oxidativo 1 ( OXSR1 ). [6] [5] [7] La fosforilación del bucle T de SPAK ubicado en su dominio catalítico activará SPAK, que continuará fosforilando el dominio N-terminal de CCC. [5] [6] Por lo tanto, WNK1 activa las CCC indirectamente como un regulador ascendente de SPAK/OSR1. [5] [6] [7]
En el túbulo contorneado distal (DCT), WNK1 es un potente activador del NCC que resulta en un aumento en la reabsorción de sodio que impulsa un aumento en la presión arterial. [5] [6] [7] El mutante WNK1 encontrado en FHHt alberga una gran deleción dentro del intrón 1 que causa un aumento en la expresión de WNK1 de longitud completa. [5] [6] [7] [8] El aumento en WNK1 conduce a aumentos en la activación del NCC que promueve la presión arterial alta / hipertensión asociada con FHHt. [5] [6] [7] [8] WNK1 activa la proteína quinasa inducible por suero y glucocorticoides SGK1 , lo que conduce a una mayor expresión del canal de sodio epitelial (ENaC), que también promueve la reabsorción de sodio. [6]
WNK1 regula los canales de potasio que se encuentran en el conducto colector cortical (CCD) y el túbulo conector (CNT). [6] El potasio 1 medular externo renal ( ROMK1 ) y el canal de potasio activado por calcio de gran conductancia (BKCa) son los dos canales principales para la secreción de potasio. [6] WNK1 estimula indirectamente la endocitosis dependiente de clatrina de ROMK1 mediante una interacción potencial con intersectina (ITSN1); por lo tanto, no se necesita actividad quinasa. [6] Otro posible mecanismo de regulación de ROMK1 es a través de la hipercolesterolemia autosómica recesiva (ACH), que es una molécula adaptadora de clatrina. [6] La fosforilación de ACH por WNK1 promueve la translocación de ROMK1 a fosas recubiertas de clatrina que desencadenan la endocitosis . [6] WNK1 puede activar indirectamente BKCa al inhibir las acciones de las quinasas reguladas por señales extracelulares (ERK1 y ERK2) que conducen a la degradación lisomal. [6]
Los cotransportadores NKCC1/2 están regulados por la concentración intracelular de Cl − . [9] Los estudios apuntan a WNK1 como efector clave que acopla la concentración de Cl − a la función de NKCC1/2. [5] [9] En condiciones hipertónicas (Cl − extracelular alto ) que desencadenan la contracción celular, un mecanismo desconocido regula positivamente la expresión de WNK1 para contrarrestar la pérdida de volumen. [5] El aumento de WNK1 conduce a la activación de SPAK/OSR1 que activa NKCC1/2 a través de la fosforilación posterior. [5] [9] NKCC1/2 promoverá la afluencia de iones Na + , K + y Cl − en la célula, lo que provocará el flujo de agua en la célula. [5] En las circunstancias inversas, donde las condiciones hipotónicas (Cl − extracelular bajo ) inducen la hinchazón celular, WNK1 se inhibe. [5] Otro cotransportador, KCC, es inactivo cuando se fosforila; Sin WNK1 activado, KCC no sufre fosforilación y puede activarse. [5] El cotransportador promoverá el eflujo de iones K + y Cl− y provocará el flujo de agua fuera de la célula para combatir la hinchazón. [5]
En el cerebro maduro, el neurotransmisor GABA representa la principal señal inhibidora utilizada en la señalización neuronal. [5] El GABA activa el receptor GABA A , que es un canal de iones Cl − . [5] Los iones Cl − entrarán en la neurona provocando hiperpolarización e inhibición de la señalización. [5] Sin embargo, durante el desarrollo cerebral, la activación del GABA A permitirá que los iones Cl − salgan de la neurona provocando su despolarización. [5] Por tanto, el GABA es un neurotransmisor excitador durante el desarrollo. [5] Se ha implicado a WNK1 en el cambio de desarrollo de la señalización GABA excitadora a la inhibitoria a través de la interacción con NKCC1 y KCC. [5] WNK1 fosforila SPAK/OSR1, que luego fosforila KCC2 inhibiendo el flujo de iones Cl − fuera de la célula durante el desarrollo. [5]
Las concentraciones de iones Cl − y de iones K + desempeñan un papel importante en la regulación de la actividad de WNK1. [5] [9] En el DCT, se cree que la concentración plasmática de iones K + afecta la concentración de iones Cl − dentro de la nefrona. [5] [9] La alta concentración plasmática de K + regula a la baja la actividad de WNK1 y evita que el ion Cl − entre en la nefrona a través del NCC. [5] [9] Lo opuesto ocurre cuando la concentración plasmática de K + es baja; el aumento de la actividad de WNK1 estimula la actividad del NCC, lo que promueve la reabsorción de iones Cl − . [5] [9] Cuando hay una abundancia de iones Cl − dentro de la nefrona , la actividad de WNK1 se inhibe por la unión de un ion Cl − al dominio catalítico de WNK1. [5] [9]
Además, WNK1 y WNK4 pueden interactuar para formar heterodímeros que inhiben la función de WNK1. [7] [6] La liberación de WNK4 del heterodímero permite que el monómero WNK1 se una a otro monómero WNK1 para promover la activación. [6] [7] La función de WNK1 también puede inhibirse si WNK1 se degrada. Hay dos enzimas responsables de la ubiquitinación de WNK1, kelch like 3 (KLHL3) y cullin 3 (CUL3). [7] [6] [10] KLHL3 sirve como una proteína adaptadora que promueve la interacción entre WNK1 y Cullin3, que está en un complejo que contiene una ligasa de ubiquitina E3 que une las moléculas de ubiquitina a WNK1. [7] El WNK1 ubiquitinado posteriormente sufrirá degradación proteasomal. [7] [6] [10]
WNK1 tiene mutaciones asociadas con el síndrome de hipercalemia-hipertensión de Gordon ( pseudohipoaldosteronismo tipo II, que presenta hipertensión también llamada hipertensión hipercalémica familiar (FHHt)) [5] [7] [8] y neuropatía sensorial congénita ( HSAN tipo II, que presenta pérdida de percepción del dolor , el tacto y el calor debido a una pérdida de nervios sensoriales periféricos ). [5] [11]
El gen pertenece a un grupo de cuatro proteínas quinasas relacionadas (WNK1, WNK2 , WNK3 , WNK4 ). [5] [7] [8]
Se han encontrado homólogos de esta proteína en Arabidopsis thaliana , C. elegans , Chlamydomonas reinhardtii y Vitis vinifera , así como en vertebrados como Danio rerio y Taeniopygia guttata . [7]