Semana 1

Wee1 es una quinasa nuclear perteneciente a la familia Ser/Thr de quinasas de proteínas en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe ( S. pombe ). Wee1 tiene una masa molecular de 96  kDa y es un regulador clave de la progresión del ciclo celular . ^{[ 1 ]}

Influye en el tamaño celular al inhibir la entrada en mitosis mediante la inhibición de Cdk1 . Wee1 tiene homólogos en muchos otros organismos, incluidos los mamíferos.

La regulación del tamaño celular es fundamental para garantizar la funcionalidad de la célula. Además de factores ambientales como nutrientes, factores de crecimiento y carga funcional, el tamaño celular también está controlado por un punto de control celular.

Wee1 es un componente de este punto de control. Es una quinasa que determina el momento de entrada en la mitosis, influyendo así en el tamaño de las células hijas. La pérdida de la función de Wee1 produce células hijas más pequeñas de lo normal, debido a que la división celular ocurre prematuramente.

Su nombre deriva de la palabra escocesa wee, que significa pequeño; su descubridor, Paul Nurse, trabajaba en la Universidad de Edimburgo, en Escocia, en el momento del descubrimiento. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El descubrimiento del gen Wee1 se atribuye a Paul Nurse, quien lo identificó por primera vez en la levadura de fisión (Schizosaccharomyces pombe) en 1978. En sus experimentos iniciales, Nurse demostró que Wee1 es un regulador negativo de la mitosis, de modo que la actividad de Wee1+ era fundamental para prevenir la mitosis prematura en células de levadura Cdc25+ (un inductor mitótico) y el aumento de la expresión de Wee1+ podía retrasar aún más la progresión del ciclo celular hasta que las células crecían a un tamaño mayor. ^{[ 4 ]} A partir de estos datos, Nurse, junto con Pierre Thuriaux, analizó cincuenta y dos mutantes de Wee que se encontraban en mitosis; aquellos que carecían de Wee1 eran comparativamente más pequeños; su análisis los llevó a un modelo (que luego se demostró que era cierto) donde Wee1 es un inhibidor dependiente de la dosis de Cdc2, cuya actividad es necesaria para la entrada de una célula en la fase M. ^{[ 5 ] [ 3 ]} Como resultado de estos descubrimientos y sus contribuciones a nuestra comprensión del control del ciclo celular, Nurse ganó el Premio Nobel de Medicina o Fisiología de 2001 (compartido también con Lee Hartwell y Tim Hunt). ^{[ 6 ]}

Wee1 forma parte de una familia de tres serina/treonina quinasas de proteínas, compuesta por Wee1 (también conocida como WEE1A), PKMYT1 y Wee2 (WEE1B). ^{[ 7 ]} Estas tres quinasas tienen secuencias similares en sus respectivos dominios de quinasa, pero presentan diferencias en sus patrones de localización, regulación y activación. PKMYT1 es la única de las tres que no se encuentra típicamente en el núcleo, sino que está asociada a las membranas del retículo endoplasmático y del aparato de Golgi. ^{[ 8 ]} Y si bien Wee1 y PKMYT1 desempeñan funciones críticas en la regulación de la entrada en la mitosis (es decir, trabajan juntas para inhibir Cdk1 a medida que entra/sale del núcleo celular), WEE1B se descubrió por primera vez en ovocitos de Xenopus y es más activa en el punto de salida de la metafase II de la meiosis antes de la fecundación. ^{[ 7 ] [ 9 ]} Además, WEE1B no está tan bien investigado en el campo de la oncología como los miembros de su familia (ambos con funciones mejor comprendidas en el desarrollo del cáncer), ya que no parece haber mucha evidencia que respalde el papel de WEE1B en la tumorigénesis.

Wee1 inhibe a Cdk1 fosforilándola en dos sitios diferentes, Tyr15 y Thr14. ^{[ 10 ]} Cdk1 es crucial para el paso dependiente de ciclina de los diversos puntos de control del ciclo celular. Existen al menos tres puntos de control para los cuales la inhibición de Cdk1 por Wee1 es importante:

• G2/M checkpoint: Wee1 phosphorylates the amino acids Tyr15 and Thr14 of Cdk1, which keeps the kinase activity of Cdk1 low and prevents entry into mitosis; in S. pombe further cell growth can occur. Wee1 mediated inactivation of Cdk1 has been shown to be ultrasensitive as a result of substrate competition.^[11] During mitotic entry the activity of Wee1 is decreased by several regulators and thus Cdk1 activity is increased. In S. pombe, Pom1, a protein kinase, localizes to the cell poles. This activates a pathway in which Cdr2 inhibits Wee1 through Cdr1. Cdk1 itself negatively regulates Wee1 by phosphorylation, which leads to a positive feedback loop. The decreased Wee1 activity alone is not sufficient for mitotic entry: Synthesis of cyclins and an activating phosphorylation by a Cdk activating kinase (CAK) are also required.^[12]
• Cell size checkpoint: There is evidence for the existence of a cell size checkpoint, which prevents small cells from entering mitosis. Wee1 plays a role in this checkpoint by coordinating cell size and cell cycle progression.^[13]
• DNA damage checkpoint: This checkpoint also controls the G2/M transition. In S. pombe this checkpoint delays the mitosis entry of cells with DNA damage (for example induced by gamma radiation). The lengthening of the G2 phase depends on Wee1; wee1 mutants have no prolonged G2 phase after gamma irradiation.^[14]

Epigenetic function of Wee1 kinase has also been reported. Wee1 was shown to phosphorylate histone H2B at tyrosine 37 residue which regulated global expression of histones.^[15][16]

The WEE1 gene has two known homologues in humans, WEE1 (also known as WEE1A) and WEE2 (WEE1B). The corresponding proteins are Wee1-like protein kinase and Wee1-like protein kinase 2 which act on the human Cdk1 homologue Cdk1.

The homologue to Wee1 in budding yeast Saccharomyces cerevisiae is called Swe1.

En S. pombe , Wee1 es fosforilado. Cdk1 y la ciclina B forman el factor promotor de la maduración (MPF), que promueve la entrada en la mitosis. Es inactivado por fosforilación a través de Wee1 y activado por la fosfatasa Cdc25C . Cdc25C, a su vez, es activado por la quinasa Polo e inactivado por Chk1 . ^{[ 13 ]} Por lo tanto, en S. pombe, la regulación de Wee1 está principalmente bajo el control de la fosforilación a través de la vía de la quinasa de polaridad Pom1 , que incluye Cdr2 y Cdr1. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

En la transición G2/M, Cdk1 es activada por Cdc25 mediante la desfosforilación de Tyr15. Al mismo tiempo, Wee1 es inactivada mediante la fosforilación en su dominio catalítico C-terminal por Nim1/Cdr1. ^{[ 19 ]} Además, el MPF activo promoverá su propia actividad activando Cdc25 e inactivando Wee1, creando un bucle de retroalimentación positiva , aunque esto aún no se comprende en detalle. ^{[ 13 ]}

Los eucariotas superiores regulan Wee1 mediante fosforilación y degradación. En los eucariotas superiores , la inactivación de Wee1 ocurre tanto por fosforilación como por degradación . ^{[ 21 ]} El complejo proteico ^{[ nb 1 ]} SCF ^β-TrCP1/2 es una ubiquitina ligasa E3 que funciona en la ubiquitinación de Wee1A . Las quinasas de fase M Polo-like kinase (Plk1) y Cdc2 fosforilan dos residuos de serina en Wee1A que son reconocidos por SCF ^β-TrCP1/2 . ^{[ 22 ]}

Homólogo de Swe1 en S. cerevisiae En S. cerevisiae , la quinasa dependiente de ciclina Cdc28 (homólogo de Cdk1) es fosforilada por Swe1 (homólogo de Wee1) y desfosforilada por Mih1 (homólogo de Cdc25). El homólogo de Nim1/Cdr1 en S. cerevisiae , Hsl1, junto con sus quinasas relacionadas Gin4 y Kcc4 localizan Swe1 en el cuello de la yema . Las quinasas asociadas al cuello de la yema Cla4 y Cdc5 (homólogo de la quinasa polo) fosforilan Swe1 en diferentes etapas del ciclo celular. Swe1 también es fosforilada por Clb2-Cdc28, que sirve como reconocimiento para una fosforilación posterior por Cdc5.

La proteína Swe1 de S. cerevisiae también está regulada por degradación. Swe1 es hiperfosforilada por Clb2-Cdc28 y Cdc5, lo que podría ser una señal para la ubiquitinación y degradación por el complejo de ubiquitina ligasa SCF E3, como en eucariotas superiores. ^{[ 23 ]}

El factor MPF, promotor de la mitosis, también regula la apoptosis inducida por daño en el ADN . La regulación negativa de MPF por WEE1 provoca una mitosis aberrante y, por lo tanto, resistencia a la apoptosis inducida por daño en el ADN. El factor 2 similar a Kruppel (KLF2) regula negativamente el WEE1 humano, aumentando así la sensibilidad a la apoptosis inducida por daño en el ADN en las células cancerosas. ^{[ 24 ]}

Aunque múltiples estudios han examinado la relación entre la expresión de Wee1 y los tumores, no existe un consenso claro sobre si Wee1 actúa como un oncogén o un supresor tumoral en los tejidos cancerosos. En algunos casos, se ha observado una sobreexpresión de Wee1 en tumores sólidos/cánceres como glioblastoma, carcinoma hepatocelular, melanoma, entre otros, así como una asociación entre la expresión elevada de Wee1 y factores pronósticos negativos como la resistencia a la quimioterapia/radioterapia u otros biomarcadores de proliferación; también se han descrito casos de mayor prevalencia de Wee1 regulado al alza cuando existe pérdida de función de p53. Sin embargo, existen otros informes que muestran la regulación a la baja de Wee1 (o su ausencia total) en tejidos cancerosos como el cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPCNP), el cáncer de colon, etc. Además, en ciertos cánceres como el de mama, existen informes contradictorios/controvertidos. ^{[ 25 ] [ 7 ] [ 26 ]} En conjunto, esta discusión puede indicar que la aplicación y manipulación de Wee1 probablemente dependerán de la situación.

El gen Wee1 raramente muta en pacientes con cáncer, observándose mutaciones con una frecuencia general de alrededor del 1,2 %. Existen pocos datos sobre cómo las mutaciones afectan la progresión tumoral. ^{[ 7 ]}

La inhibición de Wee1 se ha convertido en un área terapéutica de creciente interés. Contrariamente a la lógica típica que subyace al uso de fármacos inhibidores para desencadenar la detención del ciclo celular, los inhibidores de Wee1 alteran los puntos de control S/G2 para inducir prematuramente la mitosis en las células; este mecanismo promueve un fenómeno denominado "catástrofe mitótica": un aumento del daño en el ADN (reparación insuficiente o nuevos eventos como roturas de doble cadena) que, en última instancia, conduce a la apoptosis. ^{[ 27 ]} A nivel celular, la inhibición de Wee1 reduce significativamente la presencia de Tyr15, lo que permite que la actividad de la quinasa Cdk1 aumente y desencadene la entrada en la mitosis. ^{[ 7 ]}

Hasta la fecha, no se han desarrollado muchos inhibidores de Wee1 en la etapa clínica. Adavosertib (AZD1775, MK1755), desarrollado por AstraZeneca, es un inhibidor de Wee1 de molécula pequeña y fue el primero de su tipo en llegar a los ensayos clínicos. ^{[ 28 ]} Aunque en 2022, la propia compañía retiró el fármaco de su cartera, se realizaron múltiples ensayos que probaron adavosertib tanto en monoterapia como en combinación. Los resultados del ensayo aleatorizado de fase II FOCUS4-C demostraron una mejora de la supervivencia libre de progresión (SLP) de aproximadamente 2 meses en aquellos tratados con adavosertib solo (en comparación con el grupo de control de monitorización activa); ^{[ 29 ]} mientras tanto, otro ensayo que evaluó la eficacia de adavosertib en pacientes con tumores sólidos y carcinoma de células renales de células claras no observó respuestas objetivas (con enfermedad estable como la mejor respuesta en 10/18 pacientes inscritos). ^{[ 30 ]} Otros estudios que examinaron el efecto de adavosertib en combinación con otros tratamientos (quimioterapia, radioterapia, etc.) observaron diferentes niveles de impacto, con los datos más prometedores provenientes de ensayos para pacientes con cáncer ginecológico. En un ensayo de fase II que utilizó el inhibidor de Wee1 en combinación con carboplatino (un fármaco quimioterapéutico) en pacientes con cáncer de ovario con mutación p53, se observó una tasa de respuesta general del 41 % y una mediana de SLP de 5,6 meses; ^{[ 31 ]} otro que combinó gemcitabina (también un fármaco quimioterapéutico) y adavosertib en pacientes con cáncer de ovario recurrente informó una mejora significativa en la SLP (4,6 meses en el grupo de tratamiento frente a 3,0 meses en el grupo placebo). ^{[ 32 ]} Parece que un factor importante que contribuyó a la interrupción/limitación del desarrollo continuo de adavosertib es su toxicidad; varios de los estudios mencionados citaron pacientes que experimentaron eventos adversos de grado 3+ que incluyen anemia, toxicidades gastrointestinales, neutropenia, trombocitopenia y más.

Otros cinco inhibidores de Wee1 (ZN-c3, Debio-0123, SY-4835, ACR-2316 e IMP7086) siguen en evaluación clínica activa. Los datos de fase I de ZN-c3 (azenosertib, desarrollado por Zentalis Therapeutics) muestran signos tempranos de actividad clínica (2 respuestas parciales y 5 casos de enfermedad estable de 16 pacientes tratados) y tolerabilidad; ^{[ 33 ]} sin embargo, la FDA suspendió temporalmente varios ensayos clínicos de azenosertib entre junio y septiembre de 2024 tras la muerte de dos pacientes. ^{[ 34 ]}

Wee1 actúa como un inhibidor de la mitosis dependiente de la dosis . ^{[ 35 ]} Por lo tanto, la cantidad de proteína Wee1 se correlaciona con el tamaño de las células:

La levadura de fisión mutante wee1 , también llamada wee1− ^, se divide con un tamaño celular significativamente menor que las células de tipo silvestre. Dado que Wee1 inhibe la entrada en mitosis, su ausencia provoca una división prematura y un tamaño celular inferior al normal. Por el contrario, cuando aumenta la expresión de Wee1, la mitosis se retrasa y las células crecen hasta alcanzar un tamaño considerable antes de dividirse.

• proteína quinasa similar a Wee1
• ciclo celular

• Drosophila wee - La mosca interactiva