RET-reseptorsignalering: funksjon i utvikling, metabolsk sykdom og kreft

Abstrakt:DeRETproto-onkogen koder for en reseptortyrosinkinasehvis endringer er ansvarlige for ulike menneskelige kreftformer og utviklingsforstyrrelser, inkludert skjoldbruskkjertelkreft, ikke-småcellet lungekreft, multippel endokrin neoplasi type 2 og Hirschsprung's sykdom. RET-reseptorer aktiveres fysiologisk av glialcellelinjeavledede nevrotrofisk faktor (GDNF) familieligander som binder seg til koreseptoren GDNF-familiereseptoren, (GFR,). Signalering via GDNF/ GFR,1/RET ternært kompleks spiller avgjørende roller iutvikling av det enteriske nervesystemet,nyrer, og urinveier, så vel som i selvfornyelsen av spermatogoniale stamceller. I tillegg er en annen ligand, vekst differentiasjonsfaktor-15 (GDF15), har vist seg å binde seg til GFR,-liker og aktiverer RET, regulerer kroppsvekten. GDF15 er et stressresponscytokin, og dets forhøyede serumnivåer affect metabolisme og anoreksi-kakeksi syndrom. Dessuten er den nylige utviklingen av RET-specific kinasehemmere bidro til signifiklart å komme videre i behandlingen av pasienter medRET-endret kreft. Denne gjennomgangen fokuserer på de brede rollene til RET i utvikling, metabolske sykdommer og kreft.

Nøkkelord: RET protoonkogen, GDNF-familieligander, kreft, Hirschsprungs sykdom,nyreutvikling, kroppsvektkontroll

FÅ NATURLIG ORGANISK CISTANCHE EKSTRAKT MED 25 % ECHINACOSIDE OG 9 % ACTEOSIDE FOR NYRESINFEKSJON

1. Introduksjon

Vi identifiserte RET (Rearranged during Transfection) som et onkogen aktivert ved DNA-omorganisering i 1985.1) RET koder for en transmembran tyrosinkinase med et unikt ekstracellulært domene som består av fire cadherinlignende domener og en cysteinrik region med 16 strekkcysteinrester i en på 120 aminosyrer (fig. 1).2)–4) Alternativ spleising i 3B-regionen produserer tre forskjellige isoformer (1072, 1106 og 1114 aminosyrer) med korte (9 aminosyrer, RET9), mellomliggende (43 aminosyrer) , RET43), og lange (51 aminosyrer, RET51) henholdsvis karboksylterminale haler5) og ekspresjonsnivået til RET43 ble rapportert å være lavt sammenlignet med RET9 og RET51. Som observert for cadherin binder Ca2D-ioner seg til de cadherinlignende domenene, og disse er nødvendige for RET-aktivering av GDNF og neurturin (NRTN).4),6)

Etter RET-aktivering av GDNF-familieligander (GFL), autofosforyleres spesifikke tyrosinrester i dets intracellulære domene. Minst 14 av de 18 tyrosinrestene i det intracellulære domenet kan fosforyleres, og noen av dem representerer dokkingsteder for nøkkeladapterproteiner, noe som fører til aktivering av viktige signalveier (fig. 2).4),7),8) For eksempel medierer fosforylert tyrosin 1062 binding av adapterproteinene SHC og FRS2, som er ansvarlige for aktiveringen av RAS/MAPK- og/eller PI3K/AKT-signalveiene.9)–11) Fosforylert tyrosin 1015 medierer binding av fosfolipase C. (PLC.), noe som resulterer i aktivering av proteinkinase C.12. Disse banene spiller viktige roller i cellemigrasjon, proliferasjon, overlevelse og differensiering.

Fig. 1. RET-aktivering av GDNF-familieligander (GFL) som binder seg til koreseptor GDNF-familiereseptor, (GFR,). GDNF, NRTN, ARTN og PSPN binder seg fortrinnsvis til henholdsvis GFR,1, GFR,2, GFR,3 og GFR,4. GDNF/GFR,1/RET signalkompleks er essensielt for utviklingen av det enteriske nervesystemet, nyrene og urinveiene, og selvfornyelse/overlevelse av spermatogoniale stamceller. GDF15/GFRAL/RET-komplekset spiller en avgjørende rolle i kroppsvektkontroll. GDNF, glialcellelinjeavledet nevrotrofisk faktor; NRTN, neurturin; ARTN, artemin; PSPN, persefin; GDF15, vekstdifferensieringsfaktor-15; GFRAL, GDNF-familiereseptor-lignende; CLD, cadherin-lignende domene; CRD, cysteinrikt domene.

RET er et kausativt gen for en rekke menneskelige sykdommer.5) RET-aktiverende punktmutasjoner er ansvarlige for utviklingen av det arvelige kreftsyndromet multippel endokrin neoplasi type 2 (MEN2), som utvikler seg til medullært skjoldbruskkarsinom (MTC) og feokromocytom.13 )–16) RET-aktivering ved genomorganisering er funnet i papillært skjoldbruskkarsinom (PTC), ikke-småcellet lungekarsinom (NSCLC), spyttkjertel intraduktalt karsinom og andre kreftformer.17)–24) I tillegg, RET-inaktiveringspunkt mutasjoner eller delesjoner fører til utvikling av Hirschsprungs sykdom (HSCR),25),26) som er en medfødt misdannelse karakterisert ved aganglionose av variabel lengde av den distale mage-tarmkanalen. Til dags dato har de molekylære mekanismene som RET-mutasjoner fører til sykdomsutvikling gjennom blitt grundig studert.

2. RET-aktivering av GDNF-familieligander

I 1993 ble GDNF renset og klonet som en nevrotrofisk faktor som forbedrer overlevelsen av dopaminerge nevroner i mellomhjernen.27) GDNF er et fjernt medlem av den transformerende vekstfaktor-O (TGF-O) superfamilien, og tre andre proteiner av GFL, inkludert NRTN, artemin (ARTN) og persefin (PSPN) ble identifisert.28) Disse fire familieliganden viser omtrent 40 % aminosyreidentitet med hverandre og kan aktivere RET-kinase. GFL-er kan imidlertid ikke binde seg direkte til RET, men GPI-forankrede koreseptorer kalt GFR,1–4 er nødvendige for deres binding.28)–32) GDNF, NRTN, ARTN og PSPN binder seg fortrinnsvis til GFR,1, GFR,2, henholdsvis GFR,3 og GFR,4 (fig. 1), selv om krysstale forekommer til en viss grad mellom ligand- og koreseptorparene.8) Dannelse av det ternære komplekset GFL-GFR,-RET 2:2:2 resulterer i aktivering av intracellulær signalering, som støtter overlevelse og differensiering av ulike nevroner, inkludert perifere sensoriske og autonome nevroner samt sentrale motoriske og dopaminerge nevroner.28) Nyere kryo-EM-analyse viste at den ekstracellulære regionen til RET er foldet og pakket i en 'C-klemme'-form, som stabiliseres av omfattende inter-domene interaksjoner. På grunn av denne unike C-klemmeformen, rekrutteres to RET-molekyler til dimer GFL-GFR, komplekser, og de to cysteinrike domenene til RET bringes i umiddelbar nærhet, og fremmer derved dimerdannelse og aktivering av aktiviteten til det intracellulære tyrosinet. kinase domene.33)–35)

Mer nylig ble et annet medlem av TGF-O-superfamilien, GDF15 (også kjent som MIC-1) funnet å binde seg til GFR,-lignende (GFRAL) med høy affinitet og deretter aktivere RET (fig. 1).36 ) Betydningen av dette signalkomplekset er beskrevet i detalj i et eget avsnitt.

3. Rollen til GDNF/GFR,1/RET-signalering i utviklingen av det enteriske nervesystemet og Hirschsprungs sykdom

Gdnf-, Gfr,- og Ret-mangelfulle mus deler fenotyper karakterisert ved mangel på enteriske nevroner i hele mage-tarmkanalen og nyreagenese eller dysgenese.37)–42) Dette funnet avslørte tydelig viktigheten av å signalisere via GDNF/GFR, 1/RET multikomponentreseptorer under utvikling (fig. 1). Vi og andre fant at fosforylert tyrosin 1062 i den RET-karboksylterminale halen representerer et dockingsted for flere adapterproteiner som SHC og FRS2 og er viktig for aktivering av RAS/MAPK- og PI3K-AKT-banene (fig. 2).5 ) Ret mutante mus der tyrosin 1062 ble erstattet med fenylalanin viste alvorlige defekter av enteriske nevroner i tarmen ogsmå nyrer, som indikerer en avgjørende rolle for signalering via tyrosin 1062 i organogenese.43),44)

Det enteriske nervesystemet (ENS) stammer fra nevrale kam, for det meste på vagalt nivå. Neurale kam-avledede celler invaderer fortarmen og begynner sin lange rostrocaudale migrasjon mot slutten av tykktarmen.45) I tillegg til omfattende migrasjon krever etableringen av ENS kontrollert celleproliferasjon, differensiering og nettverksdannelse av differensierte enteriske nevroner. Under embryogenese uttrykker migrerende enteric neural crest-derived celler (ENCDCs) RET og GFR,1. Gdnf-mRNA uttrykkes i mesenkymet i tarmen og er rikelig i magen på embryonal dag 9.5 og strekker seg til blindtarmen på embryonal dag 10.5, noe som antyder en rolle for GDNF som en kjemoattraktant for ENCDC-migrering.

RET er et hovedårsaksgen for HSCR (prevalens: en av 5000 levendefødte),25),26) som er en medfødt misdannelse av ENS som mangler enteriske nevroner hovedsakelig i den distale mage-tarmkanalen. Basert på lengden på det aganglioniske segmentet, er HSCR klassifisert i to grupper: kortsegment HSCR (pasienter med aganglionose så langt som det rektosigmoidale krysset) og langt segment HSCR (pasienter med aganglionose utover det rektosigmoide krysset). RET-mutasjoner ble funnet hos omtrent 50 % av pasientene med familiær HSCR og 10–20 % av sporadiske tilfeller.45) Spesielt er det en klar sammenheng mellom RET-mutasjoner og langvarig HSCR, total kolonaganglionose og total intestinal aganglionose. En rekke missense-, nonsens- og rammeskiftmutasjoner har blitt identifisert langs hele kodingssekvensen til RET, men metaanalysedata viste at RET-mutasjoner i HSCR er mer vanlig å finne i ekson 10 (7,55 %), 13 (11,32 %), og 15 (7,55%).46) Disse mutasjonene inaktiverer og opphever RET-signalering, som er ansvarlig for migrasjon og spredning av ENCDC-er under embryogenese. Biokjemiske og cellebiologiske analyser har belyst ulike mekanismer som RET missense-mutasjoner forårsaker HSCR (fig. 2).47) (1) Mutasjoner i det ekstracellulære RET-domenet svekker dets celleoverflateekspresjon, mest sannsynlig på grunn av feilfolding av RET-proteinet.48 )–50) (2) Mutasjoner av Cys609, 611, 618 og 620 kan resultere i utvikling av både HSCR (tap-av-funksjon) og multippel endokrin neoplasi type 2A (MEN2A) (gain-of-function) som er forårsaket av svekket celleoverflateekspresjon av RET i ENCDCs og kovalent dimerisering i thyreoidea C-celler, henholdsvis (beskrevet nedenfor i avsnittet om RET-mutasjoner ved kreft).5) (3) Mutasjoner i tyrosinkinasedomenet forstyrrer nesten helt eller delvis RET-kinase aktivitet, noe som resulterer i svekkelse av RAS/MAPK, PI3K/AKT og/eller PLC. signalveier.51)–53) (4) Mutasjoner i den karboksylterminale halen endrer bindingen av adapterproteiner som SHC.54),55) I tillegg til den kodende sekvensen, spiller ikke-kodende regioner av RET-genet en sentral rolle i utviklingen av HSCR. En vanlig intronisk forsterker-polymorfisme (RET D3 eller rs2435357) ble identifisert, som er en risikofaktor for HSCR og svekker RET-ekspresjon.56) Denne vanlige polymorfismen kan også samhandle med andre genetiske endringer, modulere HSCR-fenotypen og kan forklare svikten i å identifisere kodende sekvensmutasjoner i de fleste HSCR-tilfeller, selv hos pasienter fra familier som viser kobling til RET.

Nrtn- og Gfr,2-mangelfulle mus viste et redusert antall myenteriske nevroner i tynntarmen og en drastisk reduksjon i kolinerg innervasjon i spytt- og tårekjertlene. GDNF og NRTN regnes som sjeldne mottakelighets-HSCR-gener, noen ganger i konjugering med RET-mutasjoner.57),58)

4. Rollen til GDNF/GFR,1/RET-signalering i utviklingen av nyre- og nyreanomali

RET-mediert GDNF-signalering har vist seg å væreavgjørende for nyreutvikling.59) Under tidlig utvikling uttrykkes RET og GFR,1 langs Wolffian-kanalen (WD), mens GDNF uttrykkes i metanephric mesenchyme (MM) ved siden av den kaudale delen av WD (fig. 3A). Den ureteriske knoppen (UB) kommer ut av den kaudale delen av WD, invaginerer inn i MM og begynner å forgrene seg gjentatte ganger. Det er verdt å merke seg at RET er sterkt uttrykt i en bestemt region av WD hvor UB-dannelse oppstår (fig. 3B) og deretter på tuppen av forgrening av UB i MM (fig. 3C). Under hele prosessen mednyreutviklingUB-tuppene ser ut til å være dannet utelukkende av RET-uttrykkende celler som reagerer på GDNF i MM, mens UB-stammen i stor grad består av Ret-negative celler (fig. 3D),60),61) som indikerer at RET-ekspresjon er fin. -innstilt under UB-grening. I fravær av Gdnf-, Ret- eller Gfr,1-genet, er den hyppigste konsekvensen en svikt i UB-dannelsen, noe som resulterer i renal agenesis eller dysgenese og urinlederdefekter (ingen urinledere, små urinledere, unormalt sammenkoblede urinledere, etc.).37 )–42) Flere Ret-mutante mus viste redusert UB-forgrening ved å påvirke RAS/MAPK, PI3K/AKT og/eller PLC. pathways.8),43),62) I tillegg ble transkripsjonsfaktorene ETV4 og ETV5 identifisert som nøkkelkomponenter i et gennettverk nedstrøms for RET som fremmer forgrenende morfogenese.63),64)

Fig. 3. RET-avhengig cellebevegelse under ureterisk knopp (UB) dannelse og forgrening. RET-positive celler (blå) blir først spredt langs mesonefrie kanalen (Wolffian duct, WD) (A). RET-positive celler begynner å bevege seg for å danne den primære UB og den ventrale mesonefrie kanalen er utarmet for RET-positive celler (B). Når UB vokser ut, danner RET-positive celler UB-tuppene mens RET-negative celler følger etter og danner UB-stammen (C, D).

En tidligere rapport viste at heterozygote RET-mutasjoner ble funnet i ca. 30 % av en serie på 29 menneskefostre med bilateral eller unilateral nyreagenese (BRA eller URA) og én heterozygot GDNF-mutasjon hos et foster med URA.65) En annen analyse av en stor serie på 105 tilfeller, inkludert 90 fostre med enten BRA eller URA og kontralateral nyrehypodysplasi eller multicystisk dysplastisk nyre rapporterte bare syv potensielle mutasjoner i RET-kodende sekvensen (6,6%) og ingen mutasjon i GDNF. 66)

Medfødte anomalier i nyrene og urinveiene (CAKUT) står for 40–50 % av kroniske nyresykdommer hos barn. CAKUT dekker et bredt spekter av strukturelle misdannelser som skyldes en defekt i morfogenesen til nyrene og/eller urinveiene. En studie av 122 levende pasienter, som omfattet ulike CAKUT, fant RET- eller GDNF-variasjoner hos omtrent 5 % av pasientene.67) Dessuten, i en stor kohort på 749 individer fra 650 familier med CAKUT, kodende eksonene til de 17 kjente dominerende CAKUT- forårsakende gener ble analysert. Blant dem ble 37 ulike heterozygote mutasjoner i 12 av 17 undersøkte gener påvist hos 47 pasienter fra 41 av de 650 familiene (6,3 %), hvor kun tre mutasjoner i RET (0,5 %) var inkludert.68. Disse funnene indikerte at RET-mutasjoner er mindre ofte assosiert med CAKUT enn forventet.

5. Rollen til GDF15/GFRAL/RET-signalering i kroppsvektkontroll

GDF15 er medlem av TGF-O-familien og er assosiert med kroppsvektregulering.36) Administrering av GDF15 til overvektige mus reduserte matinntak og kroppsvekt, noe som viser dens anti-fedmeeffekter.69) GDF15 er et stressindusert hormon og plasmanivåene øker med alder, intens trening, fedme, røyking og graviditet. Høyere nivåer er også observert ved ulike menneskelige sykdommer, inkludert hjerte- og karsykdommer, kronisk nyresykdom, diabetes, mange avanserte kreftformer og alvorlige infeksjoner (fig. 4).70)–72)

I 2017 ble reseptoren for GDF15 identifisert av fire farmasøytiske selskaps forskningslaboratorier som GFRAL, hvis uttrykk påvises i nevroner i bakhjerneområdet postrema (AP) og kjernen i solitærkanalen (NTS), noe som fører til en reduksjon i mat inntak og kroppsvekt hos mus.73)–76) Mer spesielt krever GDF15-GFRAL RET-tyrosinkinase som en signalreseptor for regulering av kroppsvekt. GDF15-binding til GFRAL initierer RET-fosforylering, noe som resulterer i aktivering av ERK1/2, AKT, PLC. og FOS (fig. 4). Samekspresjonen av RET og GFRAL i AP og NTS ble bekreftet ved in situ hybridiseringsanalyse.

Under homeostatiske forhold bruker dyr hypotalamiske nevrale kretser for å opprettholde kroppsvekten ved å integrere metabolske og hormonelle signaler fra periferien. Under stressforhold bruker de imidlertid en alternativ nevronal vei for metabolske endringer.36),77) Forhøyede GDF15-plasmanivåer observeres ved ulike kroniske menneskelige sykdommer og er assosiert med kroppsvektstap. Ved avanserte kreftformer øker de sirkulerende nivåene av GDF15 med opptil 10–100- ganger og induserer anoreksi-kakeksi-syndrom (fig. 4). Kakeksi er definert som et metabolsk syndrom assosiert med ekstrem ufrivillig sløsing av mager kroppsmasse med eller uten tap av fettmasse. GDF15 regnes nå som hovedaktøren i kakeksi observert hos pasienter med kreft. Det finnes imidlertid ingen godkjente legemidler for denne tilstanden. Nylig er det utviklet et monoklonalt antistoff som retter seg mot GFRAL og hemmer RET-signalering. Antistoffet forhindret den GDF15-drevne interaksjonen av RET med GFRAL og kreftrelatert kakeksi ved å reversere overdreven lipidoksidasjon i tumorbærende mus.78) Ytterligere kliniske studier av legemidler rettet mot GDF15-GFRAL-veien vil belyse behandlingen av pasienter med kreftrelatert kakeksi.

Supportive Service Of Wecistanche - Den største cistanche-eksportøren i Kina:

E-post:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tlf:+86 15292862950

Handle for flere spesifikasjoner:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

FÅ NATURLIG ORGANISK CISTANCHE EKSTRAKT MED 25 % ECHINACOSIDE OG 9 % ACTEOSIDE FOR NYRESINFEKSJON