Medycyna Weterynaryjna - Summary Medycyna Wet. 63 (2), 145-146, 2007

Medycyna Wet. 2007, 63 (2) 145

Artyku³ przegl¹dowy Review

Prolaktyna jest hormonem o dzia³aniu ogólnoustrojo-wym, wydzielanym g³ównie przez przedni p³at przysad-ki mózgowej, jednak¿e zosta³a wykryta równie¿ w móz-gu, ³o¿ysku, jelicie, b³onie miêœniowej macicy, grasicy, œledzionie oraz tkankach uk³adu immunologicznego. Pro-laktyna obecna jest równie¿ w niektórych p³ynach ustro-jowych: mleku, p³ynie mózgowo-rdzeniowym, pocie czy ³zach (2). Charakteryzuje j¹ du¿a homologia w sekwen-cji aminokwasów oraz w masie cz¹steczkowej pomiê-dzy ró¿nymi gatunkami zwierz¹t. Prolaktyna œwini zbu-dowana jest ze 198 aminokwasów, jej masa cz¹steczko-wa wynosi 22,4 kDa i jest w ponad 80% homologiczna z prolaktyn¹ byd³a i owiec. Do tej pory udokumentowa-nych zosta³o ponad trzysta ró¿udokumentowa-nych rodzajów oddzia³y-wañ tego hormonu na okreœlone funkcje biologiczne or-ganizmu.

Hormony bia³kowe, do których nale¿y prolaktyna czy hormon wzrostu, dzia³aj¹ na tkanki docelowe najczêœciej drog¹ endokrynn¹, podczas której okreœlony hormon zostaje uwolniony do krwiobiegu. Nastêpnie razem z krwi¹ dociera do odpowiednich narz¹dów, gdzie ³¹czy siê z licznymi receptorami ulokowanymi w b³onie ko-mórkowej, przez co wywiera swoisty dla siebie efekt. Receptor prolaktyny (PRLR) zosta³ zidentyfikowany po-nad 20 lat temu i pod koniec lat 90. wyizolowano cDNA szczura koduj¹ce PRLR (4). Ponadto wykazano, ¿e re-ceptor prolaktyny jest bia³kiem transb³onowym nale¿¹-cym do rodziny receptorów cytokinowych klasy I i wy-kazuje du¿e podobieñstwo do receptora hormonu wzros-tu (GHR) (9). Dotychczas poznano kilka ró¿nych izo-form receptora prolaktyny, powstaj¹cych w wyniku alternatywnego ciêcia i sk³adania, jak równie¿ obróbki proteolitycznej. Do najbardziej znanych form PRLR za-licza siê: krótk¹ (sPRLR), œredni¹ (mPRLR) oraz d³ug¹ (lPRLR). Formy krótkie, œrednie i d³ugie posiadaj¹ iden-tyczne domeny zewn¹trzkomórkowe (EC –

extracellu-lar) i œródb³onowe (TM – transmembrane), ró¿ni¹ siê na-tomiast d³ugoœci¹ domeny wewn¹trzkomórkowej, czyli cytoplazmatycznej (CYD – cytoplasme) (7).

W sk³ad d³ugiej formy receptora prolaktyny szczura wchodzi 591 aminokwasów, œredniej – 393, zaœ krótka forma z³o¿ona jest z 291 aminokwasów. U myszy ziden-tyfikowano jedn¹ d³ug¹ i trzy krótkie izoformy PRLR, które ró¿ni³y siê tylko kilkoma aminokwasami w C-koñ-cowych odcinkach domeny cytoplazmatycznej (3). W gru-czole mlekowym œwini zidentyfikowano zaœ dwie formy receptora prolaktyny: d³ug¹ – z³o¿on¹ z 592 aminokwa-sów i krótk¹ – sk³adaj¹c¹ siê z 291 aminokwaaminokwa-sów (13). Wykazano (5) ponadto, ¿e wystêpuje jeszcze rozpusz-czalna forma receptora prolaktyny, która pozbawiona jest domeny œródb³onowej i cytoplazmatycznej i uto¿samia-na jest g³ównie z bia³kiem wi¹¿¹cym prolaktynê (PRLBP – prolactin binding protein), które wi¹¿e ligand i uczest-niczy w transporcie prolaktyny np. do mleka czy p³ynu mózgowo-rdzeniowego poprzez splot naczyniowy.

Bia³ko wi¹¿¹ce prolaktynê (PRLBP) obecne we krwi wi¹¿e oko³o jednej trzeciej iloœci PRL przyczyniaj¹c siê do zwiêkszenia czasu jej pó³trwania. W momencie po³¹-czenia siê prolaktyny z jej receptorem nie dochodzi do aktywacji, jednak¿e uwidacznia siê na jego powierzchni miejsce s³u¿¹ce do przy³¹czania drugiego receptora i do-piero taki kompleks receptor–prolaktyna–receptor staje siê w pe³ni aktywny. Powoduje to uaktywnienie kinazy tyrozynowej JAK2 (kinaza Janusa 2) i fosforylacjê reszt tyrozynowych wewn¹trzkomórkowej domeny lPRLR (5). Jedn¹ z g³ównych dróg oddzia³ywania prolaktyny po-³¹czonej z jej receptorem jest szlak zwi¹zany z czynni-kami transkrypcyjnymi STAT (signal transducer and activator of transcription). Bia³ka z rodziny STAT s¹ g³ów-nymi uczestnikami transdukcji sygna³u receptorów cyto-kinowych. Bia³ka te posiadaj¹ domenê SH2, dziêki któ-rej przy³¹czaj¹ siê one do d³ugiej formy receptora

pro-Gen PRLR – marker cech u¿ytkowoœci rozrodczej loch?

Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierz¹t Wydzia³u Biotechnologii i Hodowli Zwierz¹t AR, ul. Doktora Judyma 6, 71-466 Szczecin

Terman A., Kmieæ M., Kowalewska-£uczak I.

PRLR gene – a marker for reproduction performance traits in sows? Summary

Reproduction rate, and litter size in particular, is one of the most economically important aspects of pig production. Progress in researching the porcine genome has enabled polymorphic loci controlling reproduction characteristics in animals to be identified. An example of a gene affecting reproduction is the prolactin receptor (PRLR) gene, which has been mapped to chromosome 16 in pigs. The mechanism through which the PRLR gene affects litter size is not yet known, nor is it known whether the PRLR polymorphism itself causes dif-ferences in litter size or whether this polymorphism is a marker for the closely linked major gene for litter size.

Medycyna Wet. 2007, 63 (2) 146

laktyny aktywowanej poprzez fosforylacjê reszt tyrozy-nowych b¹dŸ te¿ do kinazy JAK2 w formie krótkiej. Nastêpnie bia³ka STAT ulegaj¹ fosforylacji i tworz¹ homo- (s¹ to dwa ufosforylowane bia³ka) b¹dŸ te¿ hete-rodimery (kiedy ufosforylowane bia³ko wi¹¿e siê z nie-ufosforylowanym). Powsta³y w taki sposób dimer wêd-ruje do j¹dra komórkowego, gdzie pe³ni funkcjê czynni-ka transkrypcyjnego, ³¹cz¹c siê z tzw. GAS – sekwen-cj¹ aktywowan¹ przez interferon (interferon activated sequence), wchodz¹ce w sk³ad promotorów ró¿nych ge-nów (7).

W przekazywaniu sygna³u prolaktynowego uczestni-czyæ mog¹ równie¿ inne mediatory wewn¹trzkomórko-we: bia³ka adaptorowe (Sec/Grb2/SOS), kinazy MAP (mitogen actovated protein), kinazy tyrozynowe c-src i Fyn., jak równie¿ kinazy bia³kowe C (PKC) (3, 8).

Geny warunkuj¹ce syntezê hormonów wywieraj¹ istot-ny wp³yw na regulacjê metabolizmu, a tym samym pro-dukcyjnoœæ zwierz¹t. Wiedza o polimorfizmie w loci ge-nów hormoge-nów jest wiêc interesuj¹ca z kilku punktów widzenia. Po pierwsze, polimorfizm ten przyczynia siê do pog³êbienia genetycznej charakterystyki populacji, po drugie zaœ, mo¿e okazaæ siê przydatny w procesie doskonalenia zwierz¹t.

Gen koduj¹cy receptor prolaktyny zosta³ zmapowany u ludzi i wielu gatunków zwierz¹t gospodarskich. Gen PRLR zlokalizowany jest w chromosomie 5 u cz³owieka i zawiera dziesiêæ eksonów o ca³kowitej, niezmiennej d³ugoœci 100 kpz (1), zaœ u œwiñ gen receptora prolakty-ny zlokalizowaprolakty-ny zosta³ w 16 chromosomie (20).

Na podstawie analizy DNA grupa badaczy (16) wyka-za³a istnienie miejsca polimorficznego w genie PRLR, które rozpoznawane jest przez enzym restrykcyjny AluI. Badania prowadzone by³y w stadzie loch linii PIC two-rzonej przy udziale ras: wielka bia³a (2), bia³a zwias³o-ucha, duroc, bia³a zwias³oucha × pietrain i wielka bia³a × meishan. Wykazano, i¿ analizowany polimorfizm genu PRLR istotnie (p £ 0,05) wp³ywa³ na ogóln¹ liczbê pro-si¹t urodzonych w miocie i na liczbê propro-si¹t ¿ywo uro-dzonych. Osobniki o genotypie AA charakteryzowa³y siê wy¿sz¹ ca³kowit¹ liczb¹ prosi¹t w pierwszym miocie w porównaniu ze œwiniami o genotypie BB. Uzyskana ró¿nica wynosi³a 0,25 prosiêcia na miot, jednak¿e wiêk-sze efekty zaobserwowano w dalszych miotach. Intere-suj¹cym by³o równie¿, ¿e analizuj¹c kolejne mioty nie obserwowano ró¿nic w œredniej masie cia³a prosi¹t po-chodz¹cych od loch z ró¿nymi genotypami receptora pro-laktyny. W póŸniejszym okresie wielu innych naukow-ców skoncentrowa³o swoj¹ uwagê na polimorfizmie genu PRLR oraz jego zwi¹zku z wielkoœci¹ miotu u œwiñ.

Kolejne doœwiadczenia prowadzone przez wielu ba-daczy (10, 14, 15, 17-19, 21) obejmowa³y stada loch na-le¿¹ce do ró¿nych ras i potwierdzi³y korzystny zwi¹zek pomiêdzy wystêpowaniem allelu A receptora prolaktyny a liczebnoœci¹ miotu œwiñ. W wyniku tak przeprowadzo-nych badañ wykazano, ¿e lochy o genotypie receptora prolaktyny AA posiada³y wy¿sz¹ wartoœæ cech zwi¹za-nych z liczebnoœci¹ miotu (ogólna liczba prosi¹t urodzo-nych, liczba prosi¹t ¿ywo urodzourodzo-nych, liczba prosi¹t od-sadzonych) ni¿ lochy o genotypie BB, a przewaga ta wa-ha³a siê w granicach od 0,2 do ponad dwóch prosi¹t

w miocie. Wyniki te by³y zgodne z uzyskanymi przez Kmiecia i Termana (11), którzy analizowali wp³yw poli-morfizmu genu PRLR na cechy nasienia knurów repro-dukcyjnych rasy polskiej bia³ej zwis³ouchej. Odmienne wyniki zosta³y przedstawione przez Drogemüller i wsp. (6) oraz Korwin-Kossakowsk¹ i wsp. (12), ukazuj¹c pozy-tywny wp³yw allelu B na wielkoœæ miotu u œwiñ. Nale¿y jednak nadmieniæ, i¿ powy¿sze wyniki zosta³y wykaza-ne tylko u rasy duroc oraz œwiñ z linii syntetyczwykaza-nej 990. Rothschild i wsp. (16) stwierdzili, ¿e na podstawie uzyskanych wyników w³asnych oraz dostêpnych danych piœmiennictwa dotycz¹cych analizowanego miejsca poli-morficznego genu receptora protaktyny, mo¿na uznaæ go za „gen kandydat” b¹dŸ te¿ marker genetyczny zwi¹zany z cechami wp³ywaj¹cymi na wielkoœæ miotu u loch. Wy-niki analizy tego genu mog¹ stanowiæ w po³¹czeniu z metodami tradycyjnymi doskona³e narzêdzie w gene-tycznym doskonaleniu liczebnoœci miotów w poszcze-gólnych liniach i rasach œwiñ.

Piœmiennictwo

1.Arden K. C., Bountin J.-M., Djiane J., Kelly P. A., Cavenee W. K.: The receptors for prolactin and growth hormone are localized in the same region of human chro-mosome 5. Cytogenet. Cell Genet. 1990, 53, 161-165.

2.Ben-Jonathan N., Mershon J. L., Allen D. L., Steinmetz R. W.: Extrapituitary prolactin: distribution, regulation, functions, and clinical aspects. Endocr. Rev. 1996, 17, 639-669.

3.Bole-Feysot C., Goffin V., Edery M., Binart N., Kelly P. A.: Prolactin (PRL) and its receptor: actions, signal transduction pathways and phenotypes observed in PRL receptor knockout mice. Endocr. Rev. 1998, 19, 225-268.

4.Boutin J. M., Jolicoeur C., Okamura H., Gagnon J., Edery M., Shirota M., Banville D., Dusanter-Fourt I., Djiane J., Kelly P. A.: Cloning and expression of the rat prolactin receptor, a member of the growth hormone/prolactin receptor gene family. Cell 1988, 53, 69-77.

5.Clevenger C. V., Kline J. B.: Prolactin receptor signal transduction. Lupus. 2001, 10, 706-718.

6.Drogemüller C., Hamann H., Distl O.: Candidate gene markers for litter size in different German pig lines. J. Anim. Sci. 2001, 79, 2565-2570.

7.Freeman M. E., Kanyicska B., Lerant A., Nagy G.: Prolactin: structure, function, and regulation of secretion. Mol. Cell. Endocrinol. 2000, 80, 1523-1631. 8.Grattan D. R.: Behavioural significance of prolactin signaling in the central

nervous system during pregnancy and lactation. Reprod. 2002, 123, 497-506. 9.Kelly P. A., Djiane J., Postel-Vinay M. C., Edery M.: The prolactin/growth

hor-mone receptor family. Endocr. Rev. 1991, 12, 235-251.

10.Kmieæ M., Terman A.: Polymorphism in the PRLR/AluI gene and its effect on litter size in Large White sows. Anim. Sci. Pap. Rep. 2004, 22, 523-527. 11.Kmieæ M., Terman A.: Prolactin receptor gene polymorphism in Polish Landrace

boars. Anim. Sci. Pap. Rep. 2004, 22, 529-532.

12.Korwin-Kossakowska A., Kamyczek M., Cieœlak D., Pierzcha³a M., Kury³ J.: Can-didate gene markers for reproductive traits in polish 990 pig line. J. Anim. Breed. Genet. 2003, 120, 181-191.

13.Lesueur L., Edery M., Ali S., Paly J., Kelly P. A., Djiane J.: Comparison of long and short forms of the prolactin receptor on prolactin-induced milk protein gene transcription. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991, 88, 824-828.

14.Linville R. C., Pomp D., Johnson R. K., Rothschild M. F.: Candidate gene analysis for loci affecting litter size and ovulation rate in swine. J. Anim. Sci. 2001, 79, 60-67.

15.Putnova L., Knoll A., Dvorak J., Cepica S.: A new HpaII PCR-RFLP within the porcine prolactin receptor (PRLR) gene and study of its effect on litter size and number of teats. J. Anim. Breed. Genet. 2002, 119, 57-63.

16.Rothschild M. F., Vincent A. L., Tuggle C. K., Evans G., Short T. H., South-wood O. I., Wales R., Plastow G. S.: A mutation in the prolactin receptor gene is associated with increased litter size in pigs. Anim. Genet. 1998, 29, 60-74. 17.Southwood O. I., Short T. H., Plastow G. S., Rothschild M. F.: A genetic marker

for litter size in Landrace-based pig lines. EAAP. 1999, Zurich 22-26 August 5:1. 18.Terman A.: Effect of the polymorphism of prolactin receptor (PRLR) and leptin (LEP) genes on litter size in Polish pigs. J. Anim. Breed. Genet. 2005, 122, 400--404.

19.Van Rens B. T. T. M., Van Der Lende T.: Litter size and piglet traits of gilts with different prolactin receptor genotypes. Theriogenol. 2002, 57, 883-893. 20.Vincent A. L., Wang L., Tuggle C. K., Robic A., Rothschild M. F.: Prolactin

recep-tor maps to pig Chromosome 16. Mamm. Gen. 1997, 8, 793-794.

21.Vincent A. L., Evans G., Short T. H., Southwood O. I., Plastow G. S., Tuggle C. K., Rothschild M. F.: The prolactin receptor gene in associated with increased litter size in pigs. Proc. 6th _{World Congr. Genet. Appl. Livest. Prod. 1998, 27, 15-18.}

Adres autora: dr in¿. Arkadiusz Terman, ul. Doktora Judyma 6, 71-466 Szczecin; e-mail: arek@biot.ar.szczecin.pl