Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Molecular Mechanisms of Androgen Receptor Interactions

James Thompson

Doctoral dissertation, September 2006.
University of Helsinki, Faculty of Medicine, Institute of Biomedicine, Physiology.

Androgeenireseptori (AR) on miessukuhormonien (androgeenien) eli testosteronin ja 5α-dihydrotestosteronin vaikutusten välittäjä. Androgeenit ovat välttämättömiä miehisten sukupuoliominaisuuksien kehittymiseen ja ylläpitoon. AR kuuluu steroidireseptorien muodostamaan tumareseptorien alaryhmään, ja reseptori aktivoituu hormonin sitoutumisen seurauksena.

Tumareseptorien rakenteet ovat samankaltaisia. Ne koostuvat toiminnallisesti ja rakenteellisesti itsenäisistä yksiköistä. AR:n aminopäässä oleva alue (NTD) on kullekin reseptorille tunnusomainen, ja siinä sijaitsee ns. sisäinen aktivaatiotekijä (activation function 1). Sen vieressä on lajikehityksen aikana erittäin hyvin säilynyt DNA:ta sitova alue, ja proteiinin karboksyylipäässä on hormonia sitova alue (LBD), jossa sijaitsee reseptorin toinen aktivaatiotekijä (activation function 2). Kaikilla reseptorin eri osa-alueilla on oma tärkeä toiminnallinen tehtävänsä. Ne välittävät reseptorin sisäisiä ja reseptorien välisiä vuorovaikutuksia, sitoutumista spesifisiin DNA-jaksoihin (hormonin vaste-elementtehin) ja vuorovaikutuksia muiden säätelijäproteiinien kanssa.

Hormonin sitoutuminen androgeenireseptoriin muuttaa sen avaruusrakennetta, minkä seurauksena reseptori kulkeutuu tumaan, sitoutuu siellä geenien androgeenivaste-elementteihin, pariutuu toisen reseptorimolekyylin kanssa ja saa aikaan spesifisten säätelijäproteiinien kertymisen transkription aloituskompleksin läheisyyteen. Tämä tapahtumasarja vaaditaan, jotta geenien transkriptio käynnistyisi. Geenien transkriptio ohjaa solun kasvua, tasapainotilan ylläpitoa, toimintaa ja kuolemaa, ja se on siksi erittäin tarkasti säädelty tapahtuma. Reseptorin mutaatiot ja/tai muuntuneet vuorovaikutukset säätelijäproteiinien kanssa voivat johtaa laajaan kirjoon androgeenivaikutuksen puutetiloja ja tukea eturauhassyövän kehitystä. Eturauhassyövän hoitoon käytetään usein androgeenivaikutuksen estämistä, joka on tehokas hoitomuoto taudin alkuvaiheessa. Androgeenien poistamisesta aiheutuvan selektiopaineen alla käy usein kuitenkin niin, että alun perin androgeeneista riippuvainen syöpä muuttuu androgeeneista riippumattomaksi. Tällainen androgeeneista riippumaton syöpä on lähes poikkeuksetta aggressiivinen ja huonosti hoidettavissa. Laajempi ymmärrys niistä molekyylitason mekanismeista, jotka liittyvät androgeeniriippuvuuden muutoksiin, parantaisivat merkittävästi mahdollisuuksia hoitaa eturauhassyöpää ja muita sairauksia, joiden kehittyminen on AR:n säätelemä.

Tämä tutkimus selvitti kliinisesti havaittujen AR-mutaatioiden vaikutuksia reseptorin toimintaan. Totesimme useiden mutaatioiden johtavan androgeenireseptorin NTD:n ja LBD:n välille muodostuvien sisäisten vuorovaikutusten häiriintymiseen. Osoitimme myös, että hormonia sitovan alueen mutaatiot estävät paitsi reseptorin sisäisiä vuorovaikutuksia myös p160-koaktivaattoriproteiinin (GRIP1) sitoutumisen reseptoriin.

Tulostemme mukaan 30 %:lla potilaista, joilla on pitkälle edennyt ja hoitamaton paikallinen eturauhassyöpä, on somaattisia (syöpäkudoksessa syntyneitä) AR-geenin mutaatioita, jotka saattavat johtaa AR:n aktiivisuuden nousuun. AR:n toimintaa aktivoivat mutaatiot ovat sellaisia, jotka voivat muokata syöpäkudoksen antiandrogeeniriippuvuutta. Potilaalle annettu antiandrogeenihoito voi olla syy siihen, että mutaatiot kertyvät tietylle reseptorialueille. Ennen hoidon alkua tai vasta hoidon kuluessa syntyvät mutaatiot eivät aina johda reseptorin toiminnan aktivoitumiseen. Tämä viittaa siihen, että myös koregulaattoriproteiineilla on tärkeä rooli androgeeneista riippumattoman eturauhassyövän kehittymisessä.

AR:n kanssa vuorovaikuttavien säätelijäproteiinien tunnistaminen on eturauhassyövän biologian paremman ymmärtämisen kannalta tärkeätä. Seuloimme HeLa-soluista valmistetun cDNA-kirjaston ja tunnistimme proteiinin nimeltä "small carboxy-terminal phosphatase 2" (SCP2). SCP2 on proteiinifosfataasi, jonka on todettu defosforyloivan RNA-polymeraasi II:n aminopään toistojaksoa. SCP2 vuorovaikuttaa AR:n NTD-alueen kanssa ja vaimentaa reseptorin aktiivisuutta. Kun vähensimme endogeenisen SCP2 proteiinin määrää eturauhasesta peräisin olevissa syöpäsoluissa, AR:n sitoutuminen PSA (prostate specific antigen) -geenin säätelyalueille lisääntyi moninkertaisesti. Samoissa olosuhteissa myös RNA-polymeraasi II:n määrä PSA-promoottorialueella kasvoi, ja androgeenista riippuvainen PSA-geenin transkriptio aktivoitui. SCP2 proteiini on näin ollen tärkeä androgeenivaikutuksen säätelijä, ja sen pitoisuuden muutoksilla voi olla merkitystä eturauhassyövän biologiassa.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 23.08.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki