Struktura i funkcja receptora czynnika wzrostu naskórka

A C T A U N I V E R S I T A T I S L O D Z I E N S I S

F O L IA B IO C I1 IM IC A E T B IO P H Y S IC A 14, 1999

M agdalena Bryś, M agdalena N awrot, W anda M . K rajew ska

STRUKTURA I FUNKCJA RECEPTORA CZYNNIKA WZROSTU NASKÓRKA

P raca zaw iera ak tu a ln y sta n wiedzy n a te m a t s tru k tu ry i funkcji re c e p to ra c zynnika w zrostu n a sk ó rk a (B G F R ) i jeg o udziału w n o w o tw o rzen iu . W y k az an o , że E G F R zaan g ażo w an y jest w p roces tran sfo rm a cji n o w o tw o ro w ej licznych k o m ó rek i tk an ek człow ieka. Z m ieniony poziom k o m ó rk o w y teg o re c e p to ra obserw u je się, m iędzy inn y m i, w ra k u su tk a , p ro sta ty i je lita g rubego. Z w ykle n ad ek sp re sja tego b iałk a w iąże się z n iepom yślnym ro k o w an iem . W n iek tó ry ch n o w o tw o ra c h stw ierd za się tak że ekspresję zm ienionego stru k tu raln ie E G F R , w ykazu jąceg o delecję w o b ręb ie d o m en y z ew n ątrzk o m ó rk o w ej. K o relacja m iędzy ekspresją tego b iałk a, sto p n iem inw azyjności n o w o tw o ru o raz wrażliw ością n a leki d o starcza przesłanek d o sto so w an ia terap ii polegającej n a reg u lo w an iu aktyw ności tego recep to ra.

W S T Ę P

B iałkow e czynniki w zrostu są jednym z głów nych re g u lato ró w procesu p roliferacji k o m ó rk i. Z a ich pośredn ictw em d o k o n u je się e n d o k ry n n a i p a ra k ry n n a regulacja w zrostu i różnicow ania ko m ó rek praw idłow ych. Z aburzen ia tej regulacji prow adzą d o pojaw ienia się k o m ó rek patologicznych. P o d sta w ą d ziałania czynników w zrostu na k o m ó rk i docelow e jest obecność n a ich pow ierzchni receptorów m ogących ro zp ozn ać i w iązać o k reślo ny czynnik [38, 39, 44],

R eceptor czynnika w zrostu n ask ó rk a — E G F R (ang. epiderm al grow th fa c to r receptor) jest białkow ym p ro d u k tem onko gen u erbB-1 i należy do recepto ró w błonow ych o aktyw ności kinazy tyrozynow ej R 1 K (ang. receptor tyrosine kinase) klasy I. R eprezentuje on tzw. rodzinę erbB (ang. erbB-fam ily), d o której o p rócz E G F R (H E R l/e rb B -1 ) należą trzy inne receptory: erbB -2 (H E R 2 /n eu ), erbB-3 (H E R 3 ) i erbB-4 (H E R 4) [23, 34, 41, 46],

E G F R w ykryw any jest w wielu typach k o m o rek i tk an ek , z w yjątkiem k om órek biorących udział w krw iotw orzeniu. A ktyw acja tego białka następuje p o przy łączeniu specyficznych dla niego ligandów , co w konsek w en cji

prow adzi do stym ulacji procesu proliferacji kom órek [20, 38, 39], O becnie przypuszcza się, że E G F R o raz wiążące się z nim czynniki w zrostu w pływ ają n a proces transfo rm acji now otw orow ej [1-3, 15, 17, 21, 35], C o raz większe znaczenie przypisuje się w ykorzystaniu recep to ra E O F w terap ii przeciw- now otw orow ej.

G E N R E C E P T O R A C Z Y N N IK A W Z R O S T U N A S K Ó R K A

G e n k od u jący E G F R o całkow itej długości ok. 100 kpz zlokalizow any jest na ch rom osom ie 7 (7 p l2—14) i sk ład a się z 26 eksonów (ry s.l) [14]. N ajlepiej zb ad an y obszar genu to sekw encja ek son 1/in tron 1 o długości 2,8 kpz. W yznaczenie tej sekwencji pozw oliło n a określenie siedm iu p o ten c­ jaln y ch m iejsc w iążących czynnik tran skryp cyjny S p l. W y k azan o , że dla

uzyskania przez p ro m o to r genu erbB-1 m aksym alnej aktyw acji koniecznym je st zw iązanie czynnika S p l w pięciu m iejscach o następującej lokalizacji: 644-649; 808-813; 1216-1221; 1248-1251; 1286-1291. O k re ślo n o tak że położenie innych regionów regulato row ych , w tym b ogatych w p ary T C . Z n a jd u ją się one w pozycjach 731-748; 752-766; 778-793; 797-813 [13],

CHROMOSOM 7 10 14 ₂₁ 22 2 4 6 8 12 ("15 16 18 19 'l 2.325 3 5 7 9 13 17 11 eksony 1 -2 6 2 0 26 24

I l a l c y i W a t e r f i e l d [14] w ykazali, iż poziom tran sk ry p cji ek so n u I jest, w przybliżeniu, osiem razy wyższy niż eksonów 2-2 6. W yniki b ad a ń w skazują jednoznacznie n a istnienie częściowego bloku tran sk ry p cji m iędzy eksonem 1 i 2. Być m oże blok ten jest pun k tem , w k tó ry m synteza m R N A re c e p to ra E G F R je st k o n tro lo w a n a . W o b rę b ie tego re g io n u zid e n ty ­ fikow an o dw ie sekwencje poli(T) rozpoczynające się w pozycjach 2040 (T T C T C T T T A T T T T ) i 2490 (T T T T G T T T G G T T ), zw iązane praw d o p o d o b n ie z wyżej w spom nianą przedwczesną term inacją transkrypcji, ja k również miejsca wiążące czynniki jądrow e zaangażow ane w term inację transkrypcji [22, 27], Po stronie 5’ pierwszej sekwencji poli(T) zlokalizow ano p o n ad to m otyw o stru k tu ­ rze „szpilki do w łosów ” . Sekwencja ta - G T C T C T g cc g aA G A G A C - jest hom ologiczna z sygnałem term inacji d la R N A polim erazy II [22], Począw szy od pozycji 1266 obserw uje się w tym regionie genu d la E G F R o b szar z naprzem iennie występującym i nukleotydam i purynow ym i i pirym idynow ym i, co pozw ala w nioskow ać o obecności stru k tu ry Z -D N A [14].

B ad an ia p ro w ad zo n e przez 1 s h i i i wsp. [19] n a k o m ó rk ac h n a sk ó rz a k a linii A431 przyczyniły się do stwierdzenia, iż w genie erbB-1 region p ro m o to ra obejm ujący sekwencję od -540 d o -1 oraz nieulegający translacji region 5’ genu są bog ate w dinukleoty dy C p G . Pierwszy z w ym ienionych o bszarów zaw iera aż 88% nukleotydów G i C w stosu n k u d o w szystkich n uk leo ty dó w tego regionu. W obrębie p ro m o to ra nie w ystępują sekw encje T A T A o ra z C A A T . W regionie tym zidentyfikow ano natom iast pięć pow tórzeń sekwencji C C G C C C (pozycje -453, -293, -216, -144 i -109) o ra z cztery p o w tó rzen ia sekwencji (T C C )T C C T C C T C C (pozycje -367, -347, -324, -305) odnajdyw anych odpow iednio we wczesnym p ro m o to rze w irusa SV40 o ra z regionie p ro m o - torow ym genu a2(I) kolagenu kurcząt i myszy. Potencjalne m iejsca w obrębie p ro m o to ra w iążące czynnik tran skrypcyjny S pl ok reślo n o w pozycjach -457-(-440), -365-(-286), -214-(-200) oraz -110-(-84). P o n a d to w regionie p ro m o to ra genu dla E G F R sch arakteryzow ano osiem m iejsc w iążących p ra w d opodobnie inne czynniki jądrow e. Są to pozycje -457-(440), -417-(-402), 305-(-286), -214-(-200), -185-(-170), -139-(-126), -110-(-84), -39-(-23) [21]. S tw ierdzono także, że o bszar p ro m o to ra genu d la E G F R znajduje się blisko jed n eg o z dw óch m iejsc w rażliw ych n a działanie D N A -azy I. D ru gie z tych m iejsc zlokalizow ane jest w in tro n ie 1 w rejonie odległym o 2 kpz od k o ń ca 3 ’ ek sonu 1. W ielokrotne w ystępow anie w genie erbB-1 regionów bo gatych w p ary C pG o raz m iejsc w iążących czynnik tran skry pcy jn y S p l uw aża się za ch araktery sty czn e dla genów m etabolizm u podstaw ow ego [5].

M a e k a w a i wsp. [27] oznaczyli dw a m iejsca w zm acniające akty w n ość p ro m o to ra genu erbB-1 w k o m ó rk ac h H e L a znajdujące się po stro n ie 5 i 3’ prom o to ra. Pierwszy wzmacniacz transkrypcji zlokalizowany jest w regionie 1172-852 pz powyżej m iejsca sta rtu transk ryp cji R N A , n a to m ia st drugi o długości 530 pz m ieści się w pierwszym intro n ie ok. 2000 pz poniżej

m iejsca sta rtu transkryp cji. W zm acniacz zlokalizow any przed p ro m o to rem fun kcjon uje tylko w obecności drugiego w zm acniacza zlokalizow anego po stronie 3’ p rom otora. W obrębie obu wzmacniaczy stw ierdzono w ystępow anie sekw encji hom ologicznych z w irusow ym i i k o m ó rk o w y m i sekw encjam i w zm acniającym i. R egion istotny dla aktyw ności w zm acniacza usytuow anego poniżej p ro m o to ra posiada 10 m iejsc wiążących czynniki jąd ro w e [27],

Z au w aża się podobieństw o p ro m o to ra genu erbB-1 do p ro m o to ra genu re d u k ta zy h y d ro k sy m ety lo g lu ta ry lo -C o A i w czesnego p ro m o to ra w iru sa SV40. W czesny p ro m o to r w irusa SV40 w odległości 80 pz przed m iejscem startu transkrypcji R N A m a region bogaty w pary C pG , które są nieodzow ne d la tego procesu i zaw iera sześć kopii sekwencji C C G C C C . G en redu k tazy hydroksym etyloglutarylo-C oA nie zaw iera typow ej sekwencji T A T A i m a pięć m iejsc inicjacji transkrypcji. R egion otaczający ten gen od k o ń ca 5’ jest b ogaty w pary C pG (65% ) i m a trzy pow tórzone sekwencje C C G C C C [19].

W lab o ra to riu m U l l r i c h a i wsp. [41] przep ro w adzo ne były b a d a n ia n ad m R N A receptora E G F izolow anym z k o m ó rek łożyska człow ieka o raz lud zkich k o m ó re k n a sk ó rz a k a linii A431. B ad an ia w yk azały ob ecn o ść w obu typach kom ó rek dw óch tran sk ry p tó w o długości 5,8 kp z i 10,5 kpz. D o d a tk o w o zao b serw o w an o m R N A o w ielkości 2,8 kpz, k tó ry ulegał specyficznej stu k ro tn ej nadekspresji w k o m ó rk ach n ask ó rz a k a linii A431. P o d o b n e wyniki b a d a ń pozw oliły X u i wsp. [45] w ysunąć przypuszczenie, iż w k o m ó rk ac h n ask ó rzak a m R N A o wielkości 5,6 kpz i 11,0 k p z pow staje w w yniku transkrypcji praw idłow ego genu receptora E G F , n ato m iast m R N A o długości 2,9 kpz pow staje w p rzyp ad k u tran slo kacji genu w o brębie ch ro m o so m u 7. N ajp raw d o p o d o b n iej m R N A o długości 2,9 kpz pow staje po rozerw aniu genu, co pow oduje zm iany w obrębie m iejsca s ta rtu , m iejsca sto p lub we w zorach składania R N A [45],

S T R U K T U R A R E C E P T O R A C Z Y N N IK A W Z R O S T U N A S K Ó R K A

R eceptor czynnika w zrostu n a sk ó rk a E G F jest g lik o p ro tein ą b ło n o w ą o m .cz. 134 291, k tó rą stanow i 1210 reszt am inokw asow ych. Sekw encja tego białka u stalo n a została n a podstaw ie cD N A dla E G F R ko m ó rek n a sk ó rz a k a linii A431 o raz kom ó rek łożyska [26, 37, 41]. K o m ó rk i linii A431 stanow ią bard zo dogodny m ateriał d o b a d a ń nad receptorem E G F , gdyż stw ierdza się w nich, w sto su n k u do k om ó rek innych ty pó w , ok. 10 -50-krotnie wyższy poziom om aw ianego białka, co tłum aczy się ja k o w ynik tran slo k ac ji w obrębie chro m o so m u 7. O dpow iedź m ito g e n n a tych k o m ó re k nie k o re lu je je d n a k ze w zro stem zd o ln o ści w ią z a n ia E G F .

DOMENA WEWNĄTRZKOMÓRKOWA DOMENA CYTOPLAZMATYCZNA

sekwencja i

sygnałowa CYS CYS

C M O CM h -C D t- r - C D

6 Ú

NIH2 ° ® “ *" COOH

1 1210

CYS - obszar bogaty w cysteinę TB - fragment transbtonowy

f

¿5 - potencjalne miejsca

glikozylacji

- sekwencja wykazująca homologię z kinazą Src

R y s. 2. S ch em at stru k tu ry re c e p to ra E G F (wg [29], zm ieniane) oc S tr u k tu ra i fun kc ja re c e p to ra c z y n n ik a wzrostu n a s k ó rk a

O ile niskie stężenie E G F stym uluje proliferację, to w stężeniu m ito gcnn ym d la większości rodzajów kom ó rek E G F ham uje proliferację k o m ó rek na- sk ó rz a k a linii A431 [41].

W stru k tu rze E G F R w yróżnia się trzy dom eny funkcjonalne: zew nątrz- k o m ó rk o w ą dom enę w iążącą ligand, fragm ent tran sbłon ow y odpow iedzialny za um iejscow ienie receptora w błonie kom órkow ej o ra z d o m en ę cyto plaz- m aty cz n ą o aktyw ności kinazy tyrozynow ej (rys. 2) [29, 37, 41].

D om ena zew nątrzkom ó rkow a re c e p to ra E G F sk ła d a się z 621 reszt am inokw asow ych i jest odpow iedzialna za w iązanie ligandów . C h a ra k ­ terystyczną jej cechą jest obecność dw óch regionów bog atych w cysteinę oraz sekwencje stanow iące potencjalne m iejsca glikozylacji. A nalogiczne regiony o znacznym udziale cysteiny obserw ow ane są także w recep to rach d la takich czynników , jak: insulina, czynnik w zrostu insulinopodobny-1 - IG F -1 (ang. insulin-like growth fa c to r -\), czynnik w zrostu nerw u - N G F (ang. nerve grow th fa c to r ), czy lip o p ro te in y o m ałej g ęstości - L D L (ang. low-density lipoprotein). B rak ich stw ierdza się n ato m iast w recep to rach d la czynnika w zrostu pochodzącego z płytek krw i - P D G F (ang. platelet derived grow th fa cto r), czynnika stym ulującego w zrost kolonii m akrofagów -1 - CSF-1 (ang. colony stim ulating fa cto r), interleukiny-2 - 1L-2, czy tra n s ­ fer yny [4],

D o m e n a w iążąca ligand ch arak tery zu je się w ysoką za w arto śc ią w ęg­ lo w o danów , k tó re w ystępują w postaci N -glikozydow o zw iązanych oligo- sacharydów . Zidentyfikow anych zostało 10-12 potencjalnych miejsc glikozylacji o sekwencji A sn-X -S er/T hr. W E G F R k o m ó rek n a sk ó rz a k a linii A431 stw ierdzono w ystępow anie trzech łańcuchów oligosacharydow ych składających się w znacznym procencie z m annozy. D o k ła d n a ich s tru k tu ra nie zo stała d otychczas pozn an a. P rzypuszcza się, że jest o n a ró ż n a w zależności od ty p u k o m ó rek i tk an ek . W iad o m o n ato m iast, że oligosacharydy te cechuje nisk a zaw arto ść kw asu sialow ego i stosun ko w o w ysoka za w arto ść fukozy oraz występowanie term inalnej N -acetylogalaktozam iny. Stw ierdzono po n ad to , że w ystępow anie znacznej liczby reszt cysteiny oraz d u ża zaw arto ść w ęg­ low o d an ó w (ok. 40% m asy) w a ru n k u ją w ysoką o d p o rn o ść p ro teo lity czn ą re cep to ra E G F [4],

D om ena cytoplazm atyczna recep to ra E G F sk ład a się z 542 reszt a m in o ­ kw asow ych. Jej cechą charakterystyczną jest fakt, iż wykazuje o n a ak tyw ność kinazy tyrozynow ej. N a rysu n k u 2 zaznaczono fragm en t zaw ierający ok. 250 reszt am inokw asow ych, k tórego sekw encja jest h om olog iczna z innym i b iałkam i rod ziny k in az tyrozynow ych o raz z k in azą n ierecep to ro w ą b ęd ącą p ro d u k te m genu src w iru sa m ięsak a R o u sa i jednocześnie pierw ow zorem ty ch sekwencji [4].

G łó w nym am inokw asem w regionie o aktyw ności kinazy tyrozynow ej jest lizyna w pozycji 721 w iążąca się poprzez m o stek solny z ato m em tlenu

przy reszcie fosforanow ej ¡1 cząsteczki A T P. W m iejscu o d d alo n y m o 25 reszt am inokw asow ych od lizyny 721 w kieru n k u N -k o ń c a znajduje się sekw encja G ly-X -G ly-X -X -C ily (reszty am inokw asow e 695-700), k tó ra jest obszarem wysoce konserw atyw nym w białkach oddziałujących z kw asam i nukleinow ym i. G licyna 695 o ra z sekw encja G ly-X -G ly-X -X -G ly są p ra w ­ d o p o d o b n ie zaangażow ane w rozpoznaw anie, od po w iednio, ato m ó w C2 i N I adeniny z cząsteczki A T P o raz we właściwe ułożenie przestrzenne rybozy i reszt fosforanow ych. Stw ierdzono także obecność sekwencji A sp-Phe- -G ly (reszty am inokw asow e 831-833), wysoce konserw atyw nej w p rzy p ad k u k in az białkow ych, zw iązanej p raw d o p o d o b n ie rów nież z oddziaływ aniem z A T P [4],

Z n ac zn a część obszaru C -końcow ego recep to ra E G F zaw iera sekw en­ cje nie sp o ty k an e w innych kinazach tyrozynow ych. P o n a d to w regionie tym zlokalizow ane są w ażne funkcjonalnie m iejsca au to fo sfo ry lacji recep­ to ra [4].

U G A N D Y D L A R E C E P T O R A C Z Y N N IK A W Z R O S T U N A S K Ó R K A

D w om a najw ażniejszym i ligandam i recep to ra E G F są czynnik w zrostu n a sk ó rk a - E G F (ang. epiderm al grow th fa c to r) o raz tran sfo rm u ją cy czynnik w zrostu a - T G F a (ang. transform ing growth fa c to r a). W sp ó ln ą ich cechą je st obecność 36-37 am ino k w aso w eg o m o d u łu o n astęp u jącej sek w en ­ cji am inokw asów : C ys-X 7-C ys-X 2-3-G ly-X -C ys-X 10-C ys-X -C ys-X 3-Tyr-X -

-G ly-X -A rg-C ys. W obrębie tej sekwencji utw orzone są w iązania disiarczkow e m iędzy pierw szą i trzecią, d ru g ą i cz w artą o ra z p ią tą i szó stą re sztą cysteiny, co w arunkuje pow stanie stru k tu ry „trzech p ętli” (ang. three-loop structure) i w konsekw encji zapew nia w ysokie pow ino w actw o w iązania ligandów z E G F R . S tru k tu ra ta jest k o d o w a n a przez d w a oddzielne eksony genów d la E G F i T G F a . E kson w końcu 5’ każdego z genów k od uje am inokw asy tw o rzące pierw sze dwie pętle, n a to m ia st ekso n zlokalizow any p rzy k o ń c u 3’ k o d u je trzecią p ętlę [24]. P rzyp uszcza się, że o b ecn o ść stru k tu ry „trzech p ętli” zabezpiecza ligand przed p roteolizą. H ip o te z a ta p o w stała n a bazie znacznego p o d obieństw a ligandów E G F R d o h iru d y n y będącej inhibitorem p ro teaz [8].

P o za E G F i T G F a znane są cztery inne ko m órko w e ligandy d la E G F R . Są to am firegulina, E G F wiążący heparynę - H B -E G F (ang. heparin-binding EGF), betacellulina - BTC (ang. betacelluliń), epiregulina - E P 1 (ang. epireguliń) oraz, praw dopodobnie, czynnik w zrostu wyw odzący się z n erw iaka osłonkow ego (ang. Schwannom a-derived growth fa c to r) [24],

O pró cz wyżej opisanych kom órko w ych ligando w E G F R znane są także ligandy wirusowe. Jednym z nich jest czynnik w zrostu w yw odzący się z w irusa ospy bydlęcej - V G F (ang. vaccinia virus grow th fa cto r). P o do b n ie inne w irusy, np. wirus śluzaka czy w łókniaka S hopa, tak że k o d u ją białkow e ligandy d la E G F R [24],

N a uw agę zasługuje fakt, że sekwencje am inokw asow e E G F , T G F a i V G F wykazują zaledwie 22% homologii. Niemniej łączą się one z receptorem E G F praw ie z identycznym pow inow actw em i w yw ołują p o d o b n ą sekwencję zdarzeń w k o m ó rk ac h docelow ych. W zm ożona proliferacja jest głównym rodzajem odpow iedzi ko m ó rek zarów no w układzie in vivo, ja k i in vitro n a przyłączenie każdego z trzech om aw ianych czynników d o recep to ra E G F . L igandy te są p ro d u k tam i różnych genów, któ ry ch eksp resja p ozostaje ta k ż e o d m ien n a. G en człow ieka k o d u jący E G F zlok alizo w an y jest na ch rom osom ie 4, n ato m iast locus genu T G F -a mieści się n a ch rom osom ie 2. T rzeci z om aw ianych ligandów V G F kod ow any jest przez gen będący in teg ra ln ą częścią genom u w irusa ospy bydlęcej [4],

L igandy E G F R ze względu na różny skład am inokw asow y m ają różne p u n k ty izoelektryczne: dla E G F pi wynosi 4,6; dla T G F a 6,8; d la H B -E G F 7,2-7,8, a d la amfíreguliny ok. 7,8. P raw dopodobnie właściwości te w arun ku ją zdolność ligandów do łączenia się z receptorem w różnych m ikrośrodow iskach sp o ty k an y ch np. w ogniskach now otw orow ych [8],

A m firegulina, H B -E G F i BTC m ają, w p o ró w n an iu z E G F , przedłużony koniec N , któ ry nadaje im szczególne właściwości w oddziaływ aniu z k o m ó r­ kam i docelow ym i. W ysoce zasadow y N -koniec am fireguliny i H B -E G F - umożliwia tym czynnikom wzrostu łączenie się z heparyną czy proteoglikanam i zw iązanym i z siarczanem h ep a ran u - H S P G (ang. heparan sulphate proteog­ lycans) w ystępującym i n a pow ierzchni kom órki. O ddziaływ ania te zw iększają pow inow actw o ligandów do E G F R . B etacellulina m a n ato m iast sto su n k o w o obojętn y koniec N, któ ry bierze udział w od działyw aniach ze sk ład nik am i pow ierzchni k o m ó rk i [8],

P R Z Y Ł Ą C Z A N IE L IG A N D Ó W D O R E C E P T O R A E G F

Istnieje obecnie kilka teorii dotyczących m echanizm u ind uk ow anej przez ligand d im eryzacji re cep to ró w E G F um ożliw iających in tera k cje m iędzy d o m en am i cytoplazm atycznym i sąsiadujących receptorów i akty w ację kinaz tyrozynow ych będących integralną częścią receptorów. Najczęściej rozpatryw ane je st zjaw isko hom o d im ery zacji. N iem niej istn ieją p rzesłanki, iż h etero - dim eryzacja E G F R z innym receptorem o aktyw ności kinazy tyrozynow ej

zbliżonym stru k tu raln ie lub receptorem cytokin jest rów nież m ożliw a i m oże m ieć istotne znaczenie w przekazyw aniu sygnału. S tw ierdzono, iż E G F R m oże tw orzyć, m ający zdolność przekazyw ania sygnału, h eterod im er z recep­ torem erbB-3. N a uwagę zasługuje fakt, żc o statn ie z w ym ienionych białek w form ie hom odim erycznej sygnału nie przekazuje [16].

M im o iż do k ład n y m echanizm oddziaływ ania E G F z receptorem E G F nie został określony, istnieją hipotetyczne modele próbujące przybliżyć to zjawisko. Pierwszy z nich za p ro p o n o w an y przez C u n n i n g h a m a i wsp. [7] o ra z d e V o s i wsp. [9] zak ład a tw orzenie przez dwie cząsteczki re cep to ra E G F asym etrycznego kom pleksu z jed n ą cząsteczką ligandu (rów n anie 1).

Kjm/ 2 2K dM 2 I I + 2 R ** R + H + H R *5 2 H R

Tl

Kum - stała dysocjacji E G F od m iejsc w iążących w m o n o m erze E G F R , K'2 - stała dysocjacji d la dim eru.

N astępny m odel oddziaływ ania E G F z receptorem bazuje n a istnieniu w rów now adze zarów no m o n o -, ja k i dim erycznych form E G F R w iążących ligand (rów nanie 2) [48], K x 2H + 2R 2H + R 2 K 2m Tl

Tl

K j i K 3 - stałe dysocjacji dla dim eru, odp ow iednio z nie zw iązanym i zw iązanym ligandem ,

K jn - stała dysocjacji E G F od m iejsc w iążących w dim erze E G F R . M i l l e r S h e r r i 11 i K y t e [30], n a podstaw ie uzyskanych d any ch eksperym entalnych, za proponow ali kolejny schem at reakcji re cep to ra E G F z czynnikiem w zrostu n a sk ó rk a (rów nanie 3).

(3)

gdzie:

K 2 - stała dysocjacji d la dim eru częściowo zw iązanego z ligandem . M i l l e r S h e r r i l l i K y t e [30] sugerują, że ak ty w n ą fo rm ą jest w yłącznie kom pleks H 2R 2 oraz, że dim eryzacja recep to ra zachodzi tylko w tedy, gdy przynajm niej jeden z dw óch m o no m eró w E G F R jest zw iązany z ligandem . H ipotetycznie m ożliw e jest istnienie trzech form dim erycznych E G F R - R 2, H R 2 i H 2R 2, przy czym fo rm a R 2 nie w ystępuje w znaczącym stężeniu, a fo rm a H R 2 nie w ykazuje aktyw no ści k in azy tyrozy no w ej. A ktyw n ość enzym atyczną obserw uje się jedynie w p rzy p ad k u kom pleksu

O becność recep to ra E G F stw ierdza się praw ie we w szystkich ty pach k o m ó re k praw idłow ych oraz w wielu k o m ó rk ac h zm ienionych n o w o tw o ro - w o. P odczas tran sfo rm acji now o tw o ro w ej poziom E G F R w k o m ó rce , w większości p rzypadków , ulega zn acznem u podw yższeniu, jak k o lw iek nie jest to regułą. W ykazano, iż zablokow anie w receptorze E G F przeciw ­

ciałam i m iejsc w iązania liganda przyw raca praw idłow e tem po proliferacji [31]. Najczęściej gdy k o m ó rk a w ykazuje praw idłow y poziom E G F R , hiper- proliferacja n astępuje d o p iero w p rz y p ad k u ciągłej ekspozycji n a ligand. Być m o że zjaw isko to je st w czesnym etap em p ro c esu karcy n o g en ezy , a hiperproliferacja jest in d u k o w an a n a d ro dze au to k ry n n e j [8], S tw ier­ d zo n o , że w zaw ansow anych stadiach n o w o tw o ró w gruczołu krok ow eg o k o m ó rk i n a b ło n k o w e w ydzielają lig and y d la E G F R , szczególnie E G F , T G F a i am fireguliny, k tó re działają au to k ry n n ie n a k om ó rk i m acierzyste. N a to m ia st k o m ó rk i zręb u praw idłow eg o i łag o d n eg o ro z ro s tu stercza w ydzielają analogiczne ligandy, k tó re d ziałają p arak ry n n ie n a k o m ó rk i n ab ło n k o w e [6].

Z obserw acji klinicznych w ynika, że k om órki n o w otw orów s u tk a w y k a­ zujące zw iększoną ekspresję E G F R często ch a rak tery zu ją się zw iększoną

U D Z IA Ł R E C E P T O R A C Z Y N N IK A W Z R O S T U N A S K Ó R K A W P R O C E S IE T R A N S F O R M A C J I N O W O T W O R O W E J

ruchliw ością. Z jaw isko to m oże być rów nież spow o do w ane efektem , jak i E G F R w yw iera n a adhezję k o m ó rk o w ą [8],

E kspresja E G F R jest w większości now otw orów pozytyw nie sk o relo w an a ze słabym zróżnicow aniem kom órek. W n o w o tw o rach su tk a zw iększoną ekspresję om aw ianego białka obserw uje się w stad iach znacznie z a a w a n ­ sow anych [15, 18, 36], W yniki b ad ań nad poziom em ekspresji re cep to ra E G F w n o w otw orach p ro staty i jelita grubego nie po zw alają je d n a k n a jed n o zn a czn e scharakteryzow anie tego zjaw iska. Z uwagi n a rozbieżność w yników uzyskiw anych przez różne zespoły badaw cze nie m o ż n a ustalić korelacji m iędzy poziom em E G F R w w ym ienionych n ow o tw o rach i stadium zaaw an so w an ia sam ego n ow otw oru [2, 6, 11, 35],

R e c e p to r E G F w ydaje się być d o g o d n y m o b ie k te m te ra p e u ty c z n e j interw encji. Selektywne działanie na ten receptor jest je d n a k d ość tru d n e, gdyż w iększość k o m ó rek now otw orow ych wydziela praw idłow y stru k tu ra ln ie re cep to r E G F [8], W now otw orach centralnego uk ład u nerw ow ego takich ja k glejaki, gw iaździaki czy rdzeniaki o ra z w n o w o tw o rach su tk a, jajn ik ó w i płuc zidentyfikow ano w ystępow anie zm utow anej form y E G F R [10, 12, 25, 32, 33, 42], M u tacja dotyczy najczęściej delecji eksonów 2 -7 genu erbB-1, co prow adzi d o p o w stan ia receptora, określanego ja k o A E G F R , de 2 -7 E G F R lub E G F R r ll l, pozbaw ionego 276 reszt am inokw asow ych w do m en ie zew nątrzk om órkow ej [10, 28, 40, 43]. Y a m a z a k i i wsp. [47] stw ierdzili tak że , w d w óch liniach k o m ó rk o w y c h G L -3 i G L -5 w y p ro w ad zo n y c h z glejaków w ielopostaciow ych człow ieka, obecność zm u tow aneg o E G F R będącego wynikiem delecji o d cinka o długości 801 pz m iędzy 1 i 6 intro nem genu erbB-1.

P row ad zo n e są liczne b a d a n ia nad w ykorzystaniem re cep to ra E G F o ra z je g o lig andów ja k o docelow ych p u n k tó w terap ii p rzeciw n o w o tw o ro w ej. O becny n a pow ierzchni kom ó rk i now otw orow ej re cep to r E G F m o że być potencjalnym miejscem przyłączania różnego typ u leków działających m iej­ scow o. P o n a d to trw ają prace nad obniżeniem tem p a w zrostu k o m ó rek now otw orow y ch poprzez blokow anie, za p o m ocą przeciw ciał a n ty -E G F R , m iejsc w iążących ligand o ra z nad zastosow aniem in h ib ito ró w blokujących ak tyw n ość kinazo w ą re cep to ra E G F [8].

R ecep to r E G F w ydaje się być bard zo użytecznym elem entem w szeroko rozum ianej terapii przeciw now otw orow ej. M ożliw ość k o n tro lo w a n ia i reg u ­ lo w an ia jego aktyw ności stw arza znaczne perspektyw y w leczeniu, m . in., ra k a sutka, p ro staty , jelita grubego i pęcherza m oczow ego [8],

L IT E R A T U R A [1] B a e V. L., J a c k s o n - C o o k C. K. , B r o t h m a n A. R. , M a y g a r d e n S. J., W a r e , J. L. (1994), In t. J. C an cer, 58, 721-729. [2] B o r l i n g h a u s P., W i e s e r S., L a m e r z R. (1993), Clin. Investig., 71, 9 03-907. [3] B r a s s A. L., B a r n a r d J., P a t a i B. L., S a l v i D ., R u k s t a I i s D . B. (1995), C ancer R es., 55, 3197-3203. [4] C a r p e n t e r G . (1987), A n n u . Rev. B iochem ., 56, 881-914. [5] C l a r k A. J. L., I s h i i S., R i c h e r t N. , M e r l i n o G. T. , P a s t a n I. (1985) Proc. N atl. A cad . Sei. U S A , 82, 8374-8378.

[6] C u l i g Z., H o b i s c h A. , C r o n a u e r M. V., R a d m a y r C. , H i t t m a i r A. , Z h a n g J., T h u r n h e r M. , B a r t s c h G. , K l o c k e r H. (1996), P ro s ta te, 28, 392-405. [7] C u n n i n g h a m B. C. , U l t s c h M. , D e V o s A. M. , M u l k e r r i n M. G. , C l a u - s e r K. R. , W e l l s J. A . (1991), Science, 254, 821-825. [8] D a v i e s D. E., C h a m b e r l i n S. G . (1996), B iochem . P h a rm ac o l., 51, 1101-1110. [9] d e V o s A. M ., U l t s c h M. , K o s s i a k o í A. A . (1992), Science, 255, 306-312. [10] E k s t r a n d A. J., S u g a w a N. , J a m e s C. D. , C o l l i n s V. P. (1992), Proc. N atl. A cad . Sei. U S A , 89, 4309—4313. [11] G a l a n d i u k S., M i s e l j i c S., Y a n g A. R. , E a r l y M. , M c C o y M. D. , W i t - t l i f f J. L. (1993), A rch. Surg., 128, 637-642. [12] G a r c i a d e P a l a z z o I. E., A d a m s G. P., S u n d a r e s h a n P., W o n g A. J., T e s t a J. R. , B i g n e r D. D. , W e i n e r L. M. (1993), C ancer Res., 53, 3217-3220. [13] G e n B a n k , In tern et. [14] H a l e y J. D. , W a t e r f i e l d M. D . (1991), J. Biol. C hem . 266, 1746-1753. [15] H e f f e l f i n g e r S. C., L o w e r E. E., M i l l e r M. A. , F e n o g l i o - P r e i s e r C . M . (1996), A m . J. Clin. O ncol., 19, 552-557. [16] H e l d i n C .-H ., ö s t m a n A. (1996), C y to k in e & G ro w th F a c to r R eview ., 7, 3 -10. [17] I l i o K. Y. , S e n s i b a r J. A ., L e e C h. (1995), J. A n d ro l. 16, 4 8 2 ^ 9 0 . [18] I o a c h i m E., K a m i n a S., A t h a n a s s i a d o u S., A g n a n t i s N . J. (1996), A n tica n ce r R es., 16, 3141-3147. [19] I s h i i S., X u Y .-H ., S t r a t t o n R. H. , R o e B. A. , M e r l i n o G. T. , P a s t a n I. (1985), Proc. N a tl. A cad. Sei. U S A , 82, 4920-4924.

[20] I w a m u r a M. , d i S a n t ’ a g n e s e P. A. , W u G. , B e n n i n g C. M. , C o c k e t t A. T. , G e r s h a g e n S. (1994), U rology, 43, 838-843. [21] J o h n s o n A. C. , I s h i i S., J i n n o Y. , P a s t a n I., M e r l i n o G . T. (1988), J. Biol. C hem ., 263, 5693-5699. [22] K e s s l e r M. , B e n - A s h e r E. , A l o n i Y. (1989), J. Biol. C hem ., 264, 9785-9790. [23] K r a u s M. H. , I s s i n g W. , M i k i T. , P o p e s c u N. C. , A a r o n s o n S. A. (1989),

P roc. N a tl. A cad. Sei. U SA , 86, 9193-9197.

[24] L e e D . C ., F e n t o n S. E., B e r k o w i t z E. A. , H i s s o n g M. A . (1995), P h a rm ac o l. R ev., 47, 5185. [25] L i b e r m a n T. A. , N u s b a u m H. R. , R a z ó n N. , K r i s R. , L a x I., S o r e q H. , W h i t t l e N. , W a t e r f i e l d M. D. , U l l r i c h A. , S c h l e s s i n g e r J. (1985), N a tu re, 313, 144-147. [26] L i n C . R ., C h e n W. S., K r u i g e r W. , S t o l a r s k y L. S., W e b e r W. , E v a n s R. M. , V e r m a I. M. , G i l l G. N. , R o s e n f e l d M . G . (1984), Science, 224, 843-848. [27] M a e k a w a T. , I m a m o t o F. , M e r l i n o G. T. , P a s t a n I., I s h i i S. (1989), J. Biol. C h em ., 264, 5488-5494.

[28] M a l d e n L. T , N o v a k U , K a y e A. H , B u r g e s A . W. (1988), C an cer R e s , 48, 2711-2714. [ 2 9 ] M a r g o l i s B. L , L a x 1, K r i s R , D o m b a l a g i a n M , H o n e g g e r A. M , I l o w k R , G i v o l D „ U l l r i c h A , S c h l e s s i n g e r J. (1989), J. Biol. C h e m , 264, 10667-10671. [30] M i l l e r S h e r r i l l J , K y t e L. (1996), B iochem istry, 35, 5705-5718. [31] M o d j t a h e d i H , S t y l e s J , D e a n C. (1993), In t. J. O n c o l, 3, 237-243. [32] M o s c a t e l l o D. K , H o l g a d o - M a d r u g a M , G o d w i n A. K , R a m i r e z G , G u n n G , Z o l t i c k P. W , B i e g e l J. A , H a y e s R. I , W o n g A . J. (1995), C an cer R e s , 55, 5536-5539. [33] M o s c a t e l l o D. K , M o n t g o m e r y R , S u n d a r e s h a n P , M c D a n e l H , W o n g M. Y , W o n g A. J. (1996), O ncogene, 13, 85-96. [34] P l o w m a n G. D , C u l o u s c o u J. M , W h i t n e y G. S , G r e e n J. M , C a r l t o n G. W , F o y L , N e u b a u e r M. G , S h o y a b M . (1993), P roc. N a tl. A cad. Sei. U S A , 90, 1746-1750. [35] P o r s c h e n R , C l a s s e n S , K a h l e Y „ B o r c h a r d F. (1993), In t. J. C an cer, 54, 189-193. [36] R o b e r t s o n K. W , R e e v e s J. R , S m i t h G , K e i t h W. N „ O z a n n e B. W , C o o k e T. G , S t a n t o n P. D . (1996), C ancer R e s , 15, 3823-3830. [37] S i m m e n F. A , G o p e M. L , S c h u l z T. Z „ W r i g h t D. A , C a r p e n t e r G „ O ’ M a l l e y B. W. (1984), B iochem . Biophys. Res. C o m m u n , 124, 125-132.

[38] S t e i n e r M. S. (1995), J. U r o l , 153, 1085-1096. [39] S t e i n e r M. S. (1995), E u r. U r o l , 27, 9. [40] S u g a w a N „ E k s l r a n d A. J , J a m e s C. D , C o l l i n s V. P. (1990), P roc. N a tl. A cad . Sei. U S A , 87, 8602-8606. [41] U l l r i c h A , C o u s s e n s L , H a y f l i c k J. S , D u l l T. J , G r a y A , T a m A. W , Y a r d e n J. L. Y , L i b e r m a n n T. A , S c h l e s s i n g e r J , D o w n w a r d J , M a ­ y e s E. L. V , W h i t t l e N , W a t e r f i e l d M. D , S e e b u r g P. H . (1984), N a tu re, 309, 418-425. [42] W o n g A. J , B i g n e r S. H , B i g n e r D. D , K i n z l e r K. W , H a m i l t o n S. R , V o g e l s t e i n B. (1987), Proc. N atl. A cad. Sei. U S A , 84, 6899-6903.

[43] W o n g A. J , R u p p e r t J. M „ B i g n e r S. H , G r z e s c h i k C. H „ H u m p h r e y P. A , B i g n e r D. S , V o g e l s t e i n B. (1992), P roc. N atl. A cad . Sei. U S A , 89, 2965-2969. [44] X i e H , T u r n e r T , W a n g M. H , S i n g h R. K , S i e g a l G. P , W e l l s , A . (1995),

C lin. Exp. M etastasis, 13, 407-419.

[45] X u Y .- H , I s h i i S , C l a r k A. J. L , S u l l i v a n M „ W i l s o n R. K , M a D. P„ R o e B. A , M e r l i n o G. T , P a s t a n I. (1984), N a tu re, 309, 806-810. [46] Y a m a m o t o T , I k a w a S , A k i y a m a T „ S e m b a K , N o m u r a N , M i y a j i m a N , S a i t o T , T o y a s h i m a K . (1986), N atu re, 319, 230-234. [47] Y a m a z a k i H , O h b a Y , T a m a o k i N , S h i b u y a M . (1990), Jp n J. C an cer R e s , 81, 773-779. [48] Y a r d e n Y , S c h l e s s i n g e r J. (1987), B iochem istry, 26, 1443-1451. W płynęło d o R ed ak cji F o lia b io ch im ica et b iophysica 24.04.1998

K a te d r a C y to b io ch em ii U n iw ersy tet Ł ódzki

M agdalena B r y i, M agdalena N aw rol, W anda M . K rajew ska

S T R U C T U R E A N D F U N C H O N O F E P ID E R M A L G R O W T H F A C T O R R E C E P T O R

T h is review p resen ts the co n te m p o ra ry know ledge on the ep id erm al g ro w th fa c to r re ce p to r (E G F R ) s tru c tu re an d fu n ctio n , a n d p a rtic ip a tio n in n eo p lastic tra n s fo rm a tio n . T h e E G F R h a s been im plicated in the p athogenesis o f m u ltip le h u m an cells and tissues. A ltered levels o f th e re ce p to r have been fou n d in, a m o n g o th ers, b re ast, p ro sta te , and c o lo n carcin o m a s. U sually, overexperssion o f E G F R a p p ea rs to co n fer a w orse p ro g n o sis. A lso som e tu m o u rs types expressed stru ctu ra lly altered E G F R w ith deletion in extracellular d o m ain . T h e c o rrelatio n o f E G F R expression w ith invasive or dissem in ated tu m o u rs and the c o n n ec tio n w ith d ru g insensitivity p ro v id e re ad y ju stific atio n fo r th era p e u tic in terv en tio n aim ed a t m o d u la tin g the activ ity o f th is re cep to r.