G–Protein-gekoppelte Rezeptoren
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) reagieren auf extrazelluläre Reize wie Hormone durch Interaktion mit einem G-Protein und übertragen ein Signal über die Membran in das Zellinnere. Nach der GPCR-Aktivierung binden Ga-Untereinheiten GTP und werden aktiv, wobei nachgeschaltete Signalfaktoren wie das Enzym Adenylylcyclase (AC), das Cyclic-AMP (cAMP) synthetisiert, weiter aktiviert werden., Aktivierte G-Proteine interagieren mit nachgeschalteten Signalfaktoren, um die Produktion von zweiten Botenstoffen wie Inositolphosphaten, Kalzium und cAMP zu verändern. GPCRs, die die Gi-Klasse von Ga-Untereinheiten aktivieren, hemmen die cAMP-Produktion und GPCRs, die die Gs-Klasse von Ga-Untereinheiten aktivieren, aktivieren die cAMP-Produktion. cAMP wiederum aktiviert die cAMP-abhängige Proteinkinase, Proteinkinase A (PKA). Der PKA-Aktivierungsweg ist ein Beispiel für eine Signaltransduktionskaskade, bei der das Binden mehrerer Signalisierungsereignisse das ursprüngliche Signal innerhalb der Zelle verstärkt., Für jedes aktivierte GPCR-Molekül können viele G-Proteine aktiviert werden, und jedes aktive G-Protein kann viele cAMP-Moleküle synthetisieren, wobei die Kaskade zu PKA und weiter stromabwärts fortgesetzt wird.
GPCRs sind stark an Pituicyte-Funktionen beteiligt. Eine beeinträchtigte Signalübertragung wurde bei Hypophysenadenomen nachgewiesen. Gsa-Punktmutationen wurden bei GH-sezernierenden Hypophysentumoren nachgewiesen .
Pertuit et al. haben Gsa-Veränderungen bei GH-sezernierenden Adenomen umfassend analysiert.
Die bisher einzigen Mutationen, die bei 30-40% der GH-sezernierenden Tumoren eindeutig identifiziert und beobachtet wurden, betreffen das APS-Onkogen., Trotz der großen individuellen Variationen von Gsa-mRNAs ist der Gehalt an Gsa− Proteinen bei gsp-positiven (gsp+) im Vergleich zu gsp-negativen (gsp -) Tumoren immer niedriger . Es wurde zuvor vorgeschlagen, dass die Aktivierung von Gsa eine Konformationsänderung induziert, die seine Anhaftung an Membranen verhindert und seine Abbaurate erhöht, was das Proteasom beinhalten könnte .
Zusätzlich zum gsp-Onkogen wurde bei einer Teilmenge von gsp− Adenomen eine Überexpression des WtGsa-Proteins beobachtet. Etwa 60% dieser GSP− Tumoren exprimieren im Vergleich zu normalen menschlichen Hypophysenzellen einen hohen Gsa-Spiegel., Der GNAS-Locus (Guanin-Nukleotid-Bindungsprotein (G-Protein), Alpha-stimulierendes Aktivitätspolypeptid 1), das auf dem menschlichen Chromosom 20q13 abgebildet ist, besteht aus einer komplexen Region mit mehreren alternativen gespleißten Transkripten, die mehrere Proteinprodukte codieren. In den meisten menschlichen Geweben wird Gsa biallelisch exprimiert, aber in bestimmten Geweben wird Gsa eingeprägt . Bei Hypophysentumoren werden Gsa-kodierende Transkripte monoallelisch exprimiert, vorwiegend aus dem mütterlichen Allel . In fast allen Fällen von gsp+ somatotropen Adenomen tritt die GNAS-aktivierende Mutation am aktiven mütterlichen Allel auf ., Es ist allgemein bekannt, dass genomische Imprinting-Dysregulationen die Genexpressionsniveaus beeinflussen und so an der Tumorigenese teilnehmen können. Eine starke Imprinting Relaxation, mit einer väterlich abgeleiteten Expression von Gsa, wurde nur bei gsp− Tumoren gefunden. Daher müssen noch andere Mechanismen identifiziert werden, die die WtGsa-Überexpression erklären könnten.
Gs-Proteine stimulieren die hormonelle Stimulation verschiedener Zell-Oberflächen-Rezeptoren zur Aktivierung von AC . AC-Aktivierung führt zur Erzeugung von intrazellulärem Second-Messenger-cAMP, das den PKA, den Hauptlagereffekt, stimuliert., Die Phosphodiesterasen (PDEs) tragen durch Hydrolyse von cAMP zur Komplexität und Spezifität des cAMP-Weges bei. Es ist jetzt gut etabliert, dass das Lager in Zellen unterteilt ist. Als Reaktion auf eine cAMP-Erhöhung können PDEs direkt durch PKA (d. H. schnelle Rückkopplungsregulation) und/oder durch Induktion der PDE-Gentranskription (d. H. Langzeitregulation) aktiviert werden . Somit ist das räumlich-zeitliche Gleichgewicht zwischen PKA-und PDE-Aktivitäten eine Determinante bei der Kontrolle der cAMP-Signalisierung.,
In Abwesenheit von PDE-Inhibitoren war kein Unterschied in den intrazellulären cAMP− Spiegeln zwischen gsp+ – und gsp-Adenomen nachweisbar . Persani et al. es wurde gezeigt, dass die Transkripte von PDE4C und 4D sowie die von PDE8 bei GSP+ – Tumoren überexprimiert wurden, die mit einem siebenfachen Anstieg der PDE-Aktivität korrelierten. Die beiden Kernproteine, das CREB-Protein und der induzierbare cAMP Early Repressor (ICER), sind die wichtigsten und am besten charakterisierten Endziele von cAMP. Die mRNA-Spiegel der Transkriptionsfaktoren CREB und ICER sind beide in den aps+ – Tumoren erhöht ., Die phosphorylierten CREB-Spiegel sind bei den beiden Tumortypen ähnlich, obwohl die PDE-Blockade bei aps+-Tumoren einen Anstieg von P-CREB (PhosphoCREB) induziert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine Erhöhung der PDE-Aktivität der Aktivierung des cAMP-Pfades entgegenwirken und sich auf den Phänotyp der aps+ – Tumoren auswirken kann .
Neben Veränderungen des cAMP-Weges bei aps+ – Tumoren deuten mehrere Evidenzlinien auch auf das Vorhandensein von cAMP-Wegveränderungen bei GH-sezernierenden Adenomen hin, die WtGsa überexprimieren. Bei einigen APS− Tumoren wurden relativ hohe Mengen an CREB-oder ICER-mRNAs beobachtet .,
Die Überexpression von WtGsa verstärkt die intrazelluläre cAMP-Akkumulation und stimuliert den cAMP-Weg (P-CREB-Level). Eine Zunahme der CREB-abhängigen Transkription wird auch sowohl in Gegenwart des gsp-Onkogens als auch bei der Überexpression von WtGsa in GH3-Zellen beobachtet .
Um die Rolle von Gsa-Veränderungen bei der Initiierung und Progression der GH-sezernierenden Adenome genau zu bestimmen, Pertuit et al., realisierte eine Studie an Hypophysenzellen, in der festgestellt wurde, dass die Induktion der Expression des APS-Onkogens einen erheblichen Anstieg der AC-Aktivität auslöst, der mit einem Anstieg des intrazellulären cAMP-Spiegels verbunden ist. Eine schwache, aber lang anhaltende Aktivierung des AC, verbunden mit einem leichten Anstieg des cAMP-Spiegels, wird auch als Reaktion auf eine Überexpression von WtGsa beobachtet. cAMP nimmt trotz kontinuierlicher Transgenexpression progressiv ab, was auf eine mögliche Beteiligung der PDEs hindeutet., Dies kann zusätzlich zur posttranskriptionellen Regulation des aps-Onkogens einen zweiten Rückkopplungsmechanismus darstellen .
Diese Mutationen hemmen die Gsa-GTPase-Aktivität, was zu einer GHRH-ligandenunabhängigen konstitutiven Aktivierung von cAMP führt, was zu einer GH-transkriptionellen Aktivierung und Somatotroph-Proliferation über einen CREB im GH-Promotor führt .
Signifikant wurden bei einigen GH-sezernierenden Hypophysentumoren höhere Mengen an Ser133phosphoryliertem und damit aktiviertem CREB berichtet als bei nichtfunktionellen (NF) Tumoren., Diese erweiterte CREB-Aktivität zeigte sich auch bei Tumoren, die keine Gsa-Mutation zeigten. Dies würde darauf hindeuten, dass die CREB-Aktivierung über einen Gs-unabhängigen Mechanismus erfolgen kann . Es ist möglich, dass die stimulierenden/hemmenden Polypeptide und Steroidhormone, die vom Hypothalamus und peripheren endokrinen Organen freigesetzt werden, die Hypophysengenexpression und die Hormonsekretion verändern können .