ROLA OSI LUDZKIEGO INSULINOPODOBNEGO CZYNNIKA WZROSTU (IGF) W KARCINOGENEZIE
THE ROLE OF HUMAN INSULIN-AXIS GROWTH FACTOR (IGF) IN CARCINOGENESIS
Wojciech KWAŚNIEWSKI1, Józef KOTARSKI2, Grzegorz POLAK1, Anna GOŹDZICKA-JÓZEFIAK3, Jan KOTARSKI1
1Katedra i Klinika Ginekologii Onkologicznej i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
2Katedra i Klinika Położnictwa i Patologii Ciąży Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
3Zakład Wirusologii Instytutu Biologii Eksperymentalnej Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu
Streszczenie: Oś ludzkiego insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF) wzbudza zainteresowanie ba- daczy ze względu na jej działania autokrynne/parakrynne i endokrynne oraz efekt mitogenny i wpływ na regulację proliferacji, różnicowania i apoptozę komórek. Ścieżki sygnalizacyjne wykorzystywane przez system IGF do zróżnicowanego oddziaływania na metabolizm komórkowy są skomplikowane i wiele szczegółów pozostaje w dalszym ciągu niewyjaśnionych. Poznanie molekularnego mecha- nizmu działania tych cząsteczek oraz zmian ich aktywności może stworzyć podstawy opracowania nowych leków przeciwnowotworowych Praca skupia się na najnowszych badaniach, które poszerzają naszą wiedzę dotyczącą szlaków sygnalizacyjnych systemu IGF.
Słowa kluczowe : IGF, IGF-R, IGFBP, szlaki sygnalizacyjne
Summary: The axis of the human insulin-like growth factor (IGF) has attracted interest of researchers due to its action autocrine / paracrine and endocrine and mitogenic effects and the regulation of pro- liferation, differentiation and apoptosis. Signaling pathways used by the IGF system to diverse effects on cellular metabolism are complex and many details are still unclear. Understanding the molecular mechanism of action of these molecules and changes in their activity may provide a basis to develop new anticancer drugs work focuses on recent studies that expand our knowledge of the signaling path- ways of IGF system.
Key words: IGFI, IGF-R, IGFBP, signaling pathways
WSTĘP
Ważną rolę w regulacji procesów wzrostu, różnicowania, proliferacji i śmier- ci komórek odgrywa oś IGF (ang. Insulin-like Growth Factor ), która składa się z dwóch ligandów IGF-1 oraz IGF-2 ( ang. Insulin-like Growth Factor I and II ), dwóch receptorów IGF-1R, IGF-2R (ang. Insulin-like Growth Factor Receptor I and II ), sześciu białek wiążących IGF-IGFBP 1-6 (ang. Insulin-like Growth Fac- tor Binding Protein-six) oraz swoistych IGFBP proteaz. Do tego układu zaliczane są także białka pokrewne IGFBP (ang. Insulin-like Growth Factor Binding Protein -related Peptides, IGFBP-Pr) oraz insulina i jej receptory [9, 18, 19, 42, 51].
Zmiany w funkcjonowaniu systemu IGF prowadzą do nieprawidłowości roz- wojowych i karcinogenezy, między innymi poprzez wpływ na apoptozę [33]. Po- znanie szlaków komórkowych IGF-1, przekazujących sygnał do śmierci lub prze- życia komórki, stanowi kluczową rolę w opracowaniu odpowiedniego leczenia klinicznego [33, 49, 86, 87, 91]. Nowoczesne terapie antynowotworowe oparte są między innymi na wyciszaniu ekspresji genu IGF-1 poprzez technikę antysensu (antysensowy oligonukleotyd komplementarny do fragmentu promotora IGF-1), stosowanie przeciwciał monoklonalnych przeciwko IGF-IR, jak również inhibito- rów receptora IGF-I [4, 57, 58, 59, 61]. Monoklonalne przeciwciała anty-IGF-IR są wykorzystywane w terapiach klinicznych I i II fazy [23, 31, 32, 67, 87]. Wyka- zano, że przeciwciała anty-IGF-IR hamują rozwój raka piersi [69], wątroby, jelita grubego [78] oraz raka prostaty [61]. W guzach neuroektodermalnych przeciwcia- ła anty-IGF-IR są odpowiedzialne za niektóre spektakularne remisje i regresje cho- roby nowotworowej [3].
Insulinopodobne czynniki wzrostu (IGF-1, IGF-2), zwane też somatomedy- nami, należą do grupy peptydów wykazujących strukturalne podobieństwo do proinsuliny. Te małe hormony peptydowe są członkami rodziny insuliny, do któ- rej oprócz IGF-1 (somatomedyna C) i IGF-2 należy również relaksyna. Białka te wykazują w 62% homologię w sekwencji aminokwasowej. Strukturalne podobień- stwo do insuliny umożliwia IGF-1 łączenie się z receptorem insulinowym i jego działanie insulinopodobne [84].
Insulinopodobny czynnik wzrostu (IGF-1) jest hormonem peptydowym o ma- sie cząsteczkowej 7647 Da syntetyzowanym głównie w hepatocytach, ale również w jajniku, fibroblastach, tioblastach, chondroblastach, osteoblastach, w komór- kach mózgu, w nabłonku przewodu pokarmowego i nerkach [84, 85].
Stężenie IGF-1 syntetyzowanego w wątrobie (tzw. IGF-1 wątrobowy) w su- rowicy krwi jest zależne od stężenia hormonu wzrostu (ang. Growth Hormon, GH), natomiast synteza IGF-1 w tkankach obwodowych pozostaje pod kontrolą nie tylko hormonu wzrostu, ale również czynników lokalnie wydzielanych przez otaczające komórki lub/i zrąb [77, 87]. Syntezowany IGF-1 de novo w komórkach
różnych tkanek wywiera efekt mitogenny, stymulując syntezę DNA, RNA i białek, wpływając w ten sposób na regulację proliferacji komórek, ich różnicowanie oraz apoptozę [38, 39, 54, 87].
Głównymi regulatorami syntezy IGF-1 np. w układzie rozrodczym są estro- geny i progesteron, a ekspresję IGF-1 w komórkach kości regulują, oprócz GH, również hormony przytarczyc oraz hormony płciowe [62, 71].
Stężenie IGF-1 w osoczu jest niskie w chwili urodzenia (20-60 ng/ml), wzra- sta przeszło siedmiokrotnie w okresie dzieciństwa i dojrzewania. W drugiej deka- dzie życia stężenie tego białka spada, osiągając wartości 40-50% stężenia z okresu dojrzewania by w trzeciej dekadzie, równolegle do wydzielania hormonu wzrostu znowu ulegać zmniejszaniu [20, 60]. Bardzo ważnym czynnikiem decydującym o stężeniu IGF-1 w surowicy jest stan odżywienia. Minimalne spożycie pokarmu równe ilości energii 20/kcal/kg/na dobę i białka w ilości 0.6 g białka/kg są nie- zbędne do utrzymania prawidłowych wartości IGF-I w osoczu [18]. Funkcja krą- żącego IGF-I wydaje się być poznana, ale zrozumienie lokalnego działania tego czynnika nie zostało jeszcze w pełni określone.
RYCINA 1. Budowa IGF-I, IGF-II oraz insuliny na podstawie: K.E. Barrett, S.M. Barman, S. Boitano, H. Brooks, Ganong’s of Medical Physiology, 23 rd ed. (źródło: www.accesmedicine.com)
FIGURE 1. The structure of IGF-I, IGF-II and insulin on the basis of: KE Barrett, SM Barman, S Boita- no, H Brooks, Ganong’s of Medical Physiology, 23 rd ed. (Source: www.accesmedicine.com)
BUDOWA GENU IGF-1
Gen kodujący ludzkie białko IGF-1 jest zlokalizowany w długim ramieniu chromosomu 12 (12q22-q24.1), zajmuje obszar około 90kbp i zawiera 6 eksonów przedzielonych bardzo długimi (1,9-50kbp) intronami [59]. Sekwencja genu IGF- 1 jest zachowawcza. Transkrypcja genu IGF-1 jest pod kontrolą dwóch promoto- rów P1 i P2. Szacuje się, że około 90% transkryptów IGF-1 jest transkrybowana z promotora P1. Rejon promotorowy P1 w genomie ludzkim składa się z 322 nu- kleotydów zlokalizowanych w rejonie 5’UTR eksonu 1 oraz 1630 nukleotydowego regionu regulatorowego wykazującego duży polimorfizm. Najbardziej zachowaw- czy jest 322 nukleotydowy odcinek 5’UTR. W promotorze P1 brak jest sekwencji typowych dla promotorów innych genów takich jak element TATA czy CCAAT oraz rejonów bogatych w reszty GC, natomiast występuje pięć odcinków chronionych przed trawieniem DNAzą: HS3A, HS3B,HS3C, HS3D, HS3E. Miejsce HS3D jest prawdopodobnie odpowiedzialne za regulację ekspresji genu IGF-1 przez estrogen [8]. W rejonie regulatorowym promotora P1 około 960 nukleotydów od miejsca startu znajduje się mikrosatelitarny rejon zawierający 19 powtórzeń CA [69, 87].
Promotor P1 IGF-1 jest umiejscowiony przed eksonem 1, natomiast P2 przed ek- sonem 2 [87]. W zależności od miejsca rozpoczęcia transkrypcji, eksony 1 i 2 kodują dwa alternatywne peptydy sygnałowe znajdujące się na końcu aminowym cząsteczki IGF-1. W obrębie rejonów regulatorowych promotorów występują elementy wiążące dla licznych czynników transkrypcyjnych, w tym czynnika SP1 (ang. Specifity Prote- in 1, SP-1) [81]. Eksony 3 i 4 kodują dojrzałe białko IGF-1, a eksony 4 i 5 podlegają alternatywnemu splicingowi pre-mRNA prowadząc do powstania zróżnicowanych form transkryptów genu IGF-1 w komórkach poszczególnych tkanek [53, 55, 69].
W efekcie złożonych procesów potranskrypcyjnej obróbki z pierwotnego tran- skryptu pre-mRNA może powstać 6 różnych dojrzałych transkryptów (izoform) mRNA [7, 8]. W zależności od aktywowanego w transkrypcji danej cząsteczki pro- motora P1 lub P2 wyróżniamy odpowiednio transkrypty klasy I i II. Na drodze al- ternatywnego splicingu powstają izoformy mRNA: IGF1Ea, (zawierający na końcu C egzon 6), IGF1Eb (zawiera egzon 5) oraz IGF1Ec (49 nukleotydów z eksonu 5+ ekson 6). Wszystkie rodzaje cząsteczek mRNA stanowią matryce do syntezy białka IGF-1. Białko IGF-1 jest syntetyzowane w postaci propeptydów, które na- stępnie zostają poddane proteolizie. W wyniku proteolizy z propeptydów odcinane są N-końcowe peptydy sygnałowe kodowane przez ekson 1 i 2 , uwalniana dojrzała cząsteczka IGF-1 kodowana przez eksony 3 i 4 oraz C-końcowe peptydy E kodo- wane przez eksony 5 i/lub 6 [53, 90]. Różnice w ekspresji poszczególnych izoform są uwarunkowane wieloma czynnikami i zależą między innymi od rodzaju tkan- ki, wieku komórki i stadium różnicowania. Sugeruje się, że peptydy E uwalniane podczas proteolizy proprotein IGF-1 mogą pełnić odrębne funkcje, niezależne od dojrzałej formy białka IGF-1. [7, 81]. Rola tych peptydów nie została do końca po-
znana i jest przedmiotem wielu badań [93]. Najlepiej jest ona poznana dla peptydu Ec zwanego MGF (ang. Mechano Growth Factor, MGF) biorącego udział w proli- feracji i różnicowaniu mioblastów [90].
Ekspresja genu IGF 1 jest regulowana przez czynniki genetyczne (polimorfizm genetyczny), IGFBP i ich proteazy, GH i jego receptor, somatostatyny, GHRH i ich receptory. Stężenie IGF 1 w komórce jest zależnne przede wszystkim od GH i jego receptora, za pośrednictwem których dochodzi do aktywacji białek STAT (ang. Si- gnal Transducers and Activators of Transcription, STAT) [14, 30] Ufosforylowane białka STAT ulegają translokacji do jądra komórkowego, gdzie w formie dimerów biorą udział w aktywacji transkrypcji IGF 1 oraz innych białek komórkowych [2].
Gen kodujący IGF-2 zawiera 9 eksonów i jest umiejscowiony w krótkim ramie- niu 11 chromosomu (11p15.5) w odległości 1,4 tpz od genu insuliny. Jego produkt białkowy jest zbudowany z 67 aminokwasów. Transkrypcja genu IGF-2 zachodzi z czterech miejsc promotorowych (P1-4) zlokalizowanych odpowiednio w obrębie eksonu 1, 4, 5 i 6. W życiu płodowym w wątrobie aktywne są promotory opisane jako P 2-4 [15]. Natomiast w życiu postnatalnym transkrypcja IGF-2 jest głównie pod kontrolą promotora P1. Niedawno wykazano, że IGF-2 może być regulatorem wzrostu komórek nerwowych u dorosłych [14]. Gen IGF-2 podlega piętnowaniu ro- dzicielskiemu. W prawidłowych tkankach gen pochodzący od matki jest metylowany i nieaktywny, natomiast aktywna jest ojcowska kopia genu [14]. Zmiany w metylacji lub utrata piętna (ang. Loss Of Imprinting, LOI) mogą prowadzić do rozwoju procesu nowotworowego np. guza Wilmsa, zespołu Beckwith-Widemanna, rhabdomysarco- ma, zespołu Silver Russell [88]. Inicjacja transkrypcji IGF-2 z różnych miejsc pro- motorowych oraz alternatywny splicing są odpowiedzialne za występowanie wielu form transkryptów genu IGF-2 , podobnie jak w przypadku IGF-1 [55].
BIAŁKA WIĄŻĄCE INSULINOPODOBNY CZYNNIK WZROSTU (IGFBP)
W krwiobiegu IGF-1 występuję w formie wolnej lub związanej z białkami wią- żącymi IGFBP . Zidentyfikowano sześć białek wiążących IGF – IGFBP o różnym powinowactwie do IGF 1 i IGF 2 (tab. 1). Około 85-95% całkowitego IGF-1 w su- rowicy tworzy kompleks, składający się z IGF-1, IGFBP-3 oraz podjednostki kwa- sowrażliwej ALS (ang. Acid Labile Subunit, ALS) o masie 150 kDa. Formowanie kompleksu IGF : ALS zachodzi w sinusoidach wątroby. W kompleksie tym czas połowicznego rozpadu dla IGF-1 przedłuża się od 12-18 godzin, podczas gdy dla wolnego IGF-1 wynosi zaledwie kilka minut [12]. Kompleks ten przedłużając czas półtrwania IGF-1 chroni przed efektem hipoglikemii wywoływanym przez niezwią- zane insulinopodobne czynniki wzrostu, ma wpływ na dostępność wolnego IGF w surowicy oraz hamuje transport krążącego IGF do tkanek docelowych [13, 22].
Białko IGFBP-3 pełni funkcję magazynującą IGF-1, ogranicza również jego dostęp do receptorów w komórkach określonych tkanek [18, 73].
Białka IGFBP zawierają od 16 do 20 reszt cysteinowych o dużym podobień- stwie w sekwencji aminokwasowej na obu końcach cząsteczki. Rejon środkowy w cząsteczce białek IGFBP wykazuje tylko nieznaczne podobieństwo w sekwencji aminokwasowej, ponadto różni się stopniem i typem modyfikacji potranslacyjnej:
proteolizą, glikozylacją i fosforylacją. Na końcu N tych białek za peptydem sygna- łowym występuje od 80-93 reszt aminokwasowych wykazujących 58% podobień- stwo. W domenie tej występuje od 10-12 reszt cysteinowych. Zawartość reszt cyste- inowych wskazuje na możliwość tworzenia kilku mostów disiarczkowych (od 5 do 6). W rejonie końca N wszystkich białek IGFBP, poza IGFBP-6, występuje wysoce zakonserwowany motyw GCGCCxxC. Koniec C w białkach IGFBP ma również sekwencje zachowawczą i wykazuje podobieństwo w około 34%. Na końcu C wy- stępuje 6 reszt cysteinowych.
Lokalizacja 5 reszt cysteinowych w określonej sekwencji aminokwasowej wy- kazuje 37% podobieństwo do domeny tyreoglobulinowej typu I. Domena taka zbu- dowana jest z 65 reszt aminokwasowych i powtórzona dziesięciokrotnie na końcu N w cząsteczce tyreoglobuliny. Rola domeny tyreoglobulinowej w cząsteczce IGF 1 nie jest poznana. Sugeruje się, że może być zaangażowana w wiązanie IGF jak równieżw wiązanie się z powierzchnią komórki i macierzą zewnątrzkomórkową [51]. Na końcu C w cząsteczce IGFBP-1 i -2 obecny jest motyw aminokwasowy RGD , do którego wiążą się integryny [83] , natomiast w białkach IGFBP-3, -5 i -6 znajduje się motyw wiążący się z heparyną (xBBBxxBx, gdzie B stanowi Arg, Lys lub His, a x każdą inną resztę aminokwasową) zaangażowany w wiązanie się komórki do powierzchni i z macierzą pozakomórkową [34]. Domeny na końcach N i C cząsteczek IGFBP tworzą struktury trzeciorzędowe wykazujące duże powino- wactwo wiązania IGF [43].
Rejon środkowy w cząsteczce IGFBP zawiera od 55 do 95 aminokwasów wy- kazujących ok. 15% podobieństwo. W białkach IGFBP-3 i -4 reszty aminokwasowe są N-glikozylowane, w IGFBP-5 i -6 O-glikozylowane. Białka IGFBP-1, -3 i -5 są również potranslacyjnie modyfikowane poprzez fosforylację [80, 88]. Ufosforylo- wane białko IGFBP-1 ma pięciokrotnie zwiększone powinowactwo wiązania IGF.
Z kolei fosforylacja IGFBP-3 zwiększa siłę oddziaływania tego białka z podjed- nostką ALS i z powierzcnią komórki [11].
Białka wiążące IGF mają również elementy unikatowe, które są odpowiedzial- ne za różnice w ich fizjologicznej funkcji. IGFBP-3 występuje w najwyższym stę- żeniu w krwi postnatalnej i jest syntetyzowane głównie w komórkach Kupffera [1].
IGFBP-4 i IGFBP-6 wpływają prawdopodobnie hamująco na fizjologiczne funkcje IGF [24, 44]. Białko to występuje w wielu zewnątrzkomórkowych płynach ustrojo- wych [26]. IGFBP-1, -2, -3, -4 oraz -5 są często zasocjowane ze składnikami zloka- lizowanymi na powierzchni błony komórkowej lub zewnątrzkomórkowej macierzy
[44, 82]. Wiązanie się IGFBP-5 z macierzą pozakomórkową (ECM) obniża 8-krot- ne jego powinowactwa do IGF-1. IGFBP-1,-2, -3, -4 oraz -5 mają porównywalną zdolność wiązania IGF-1 i IGF-2, natomiast IGFBP-6 wykazują 100 razy wyższe powinowactwo do IGF-2 niż do IGF-1 [44, 70]
TABELA 1. Charakterystyka białek IGFBP wiążących IGF TABLE 1. Characteristics of IGF binding protein IGFBP
BIAŁKO MASA
CZĄSTECZKOWA LICZBA AMINOKWASÓW
LICZBA RESZT CYSTEINOWYCH
W CZĄSTECZCE BIAŁKA
LOKALIZACJA W CHROMOSO-
MIE
IGFBP o wysokim powinowactwie do IGF
IGFBP-1 25.3 234 18 7p
IGFBP-2 31.4 289 18 2q
IGFBP-3 28.7 264 18 7p
IGFBP-4 26.0 237 20 17q
IGFBP-5 28.6 252 18 2q
IGFBP-6 22.8 216 16 12
Białka pokrewne IGFBP – IGFBP-Pr wykazujące niskie powinowactwo do IGF IGFBP-P
(MAC25/
TAF/PSF) 26.4 256 18 4q
IGFBP-Pr2
CTGF 35.5 323 38 6q
IGFBP-Pr3
NovH 36.0 329 38 8q
IGFBP-Pr4
Cyr61 39.5 358 38 1p
IGFBP-Pr5 RCOP1/
WISP-2/
CTGF-L
49.0 458 16
IGFBP-Pr6
L56/HtrA 18.1 165 18
IGFBP-Pr7
ESM-1 24.4 228 28 20q
IGFBP są nie tylko nośnikami IGF w krwiobiegu ale również regulują biodo- stępność IGF-1 do receptora w tkankach docelowych, modulują jego funkcje oraz zwiększają czas połowicznego rozpadu. Ponadto białka wiążące IGF pełnią funk- cje niezależne od tych czynników. Wykazano, że IGFBP-1, -2, -3, -5 mogą być zlokalizowane w jądrze komórkowym [1, 2, 50, 52]. Duży wpływ na aktywność białek IGFBP oraz proliferację komórek mają swoiste proteazy IGFBP. I tak np.
IGFBP-3 jest substratem katepsyny D i PSA. Degradacja IGFBP przez proteazy zmniejsza powinowactwo tych białek do IGF-1, a zwiększa jego biodostępność do receptora IGF-1R [3, 41]. Wzrost aktywności proteaz sprzyja rozwojowi no- wotworów [36, 46, 90].
Ludzkie geny kodujące IGFBP wykazują duże podobieństwo w sekwencji nu- kleotydowej, chociaż znacznie różnią się wielkością od 5.7tpz do 33tpz. Poza genem IGFBP-3, który zawiera 5 eksonów, w tym jeden nie ulegający translacji, wszystkie geny IGFBP mają cztery eksony [87].
Powinowactwo i zdolność wiązania IGF wykazują także białka pokrewne IGFBP – IGFBP-Pr (tab. 1). Białka te zaliczane są do rodziny IGFBP na zasa- dzie ich podobieństwa strukturalnego oraz zdolności do wiązania IGF. Domena zlokalizowana na końcu N IBGFBP-Pr wykazuje duże podobieństwo do domeny z końca N IGFBP. Do rodziny tych białek należą m in takie białka: Mac25 (ang.
follistatin (FS)-like protein), PSF (ang. Prostacyclin-Stimulating Factor), TAF (ang. Tumor Adhesion Factor), CTGF (ang. Connective Tissue Growth Factor) [33]. Ich udział w układzie IGF nie jest poznany. IGFBP-Pr zdolne są do wiązania IGF poprzez zachowawczy rejon na końcu N cząsteczki ze stałą powinowactwa ok. 100 krotnie niższą jak IGFBP.
RECEPTORY DLA INSULINOPODOBNEGO CZYNNIKA WZROSTU 1R (IGF-1R) I PRZEKAZYWANIE SYGNAŁU IGF oddziałują na komórki za pośrednictwem swoistych receptorów [33, 67, 86]
Receptor IGF-1 -IGF-1R jest ważnym składnikiem osi GH/IGF [63]. Białko to jest tetramerem zbudowanym z dwóch identycznych zewnątrzkomórkowych podjed- nostek α oraz dwóch takich samych przezbłonowych podjednostek β połączonych mostkami disiarczkowymi. Do receptora IGF-1R ma duże powinowactwo zarówno IGF-1, jak i IGF-2. Ligandy te wiążą się z domeną bogatą w cysteinę podjednost- ki alfa receptora co prowadzi do przekazu sygnału poprzez domenę przezbłonową do wewnątrzkomórkowej domeny kinazowej w podjednostce beta [9]. Wynikiem tego są zmiany konformacyjne w podjednostce beta, autofosforylacja reszt tyrozy- nowych w pozycjach 1149, 1150 i 1151 i stymulacja aktywności receptorowej kina- zy tyrozynowej (TK), która fosforyzuje związane z receptorem białka substratowe.
Domena ta ma sekwencje wiążące ATP. Do aktywacji TK receptora niezbędna jest także lizyna w pozycji 1003 tego białka [9]. Największe powinowactwo receptor IGF-1R ma do IGF-1, mniejsze do IGF-2 i insuliny [74].
IGF-1R występuje w komórkach wielu rodzajów tkanek. Liczba receptorów wynosi od 20 do 35.000/ na komórkę, a ich ekspresja jest ściśle regulowana przez GH i tyroksynę [19]. Na zwiększenie liczby cząsteczek receptora IGF-1R mają
wpływ inne czynniki wzrostu, takie jak płytkowy czynnik wzrostu (ang. Plateled -Derived Growth Factor, PDGF), czynnik wzrostu fibroblastów (ang. Fibroblast Growth Factor, FGF), wzrostowy czynnik transformujący-β (ang. Transforming Growth Factor, TGF-β), naskórkowy czynnik wzrostu (ang. Vascular Endothelial Growh Factor ,VEGF) [72, 87].
RYCINA 2. Oś IGF i jej główne szlaki sygnałowe. Szlaki sygnalizacyjne aktywowane przez oś IGF obejmują szlak sygnalizacyjny Ras-Raf-ERK i szlak kinazy 3-fosfatydyloinozytolowej /Akt (PI3K/
Akt). Ścieżki te z kolei włączają dalsze sygnały (opis poniżej). Wg Heidegger [33]
FIGURE 2. The members of the IGF axis and their signaling pathways. The signaling pathways activaa- ted by the IGF axis include the Ras-Raf-Erk signaling pathway and the phosphatidylinositol-3-kinase/
Akt (PI3K/Akt) signaling pathway. These pathways in turn activate a variety of different downstream signals (description below) [33]
IGF-1R razem z receptorem insulinowym IR (ang. Insulin Receptor, IR), do którego wykazuje 70% homologię sekwencji należy do rodziny receptorów kinaz tyrozynowych typu II. Ekspresja receptora IGF-1R jest hamowana przez białka WT1 (ang. Wilms’ Tumour suppressor protein, WT1) i p53. IR składa się z dwóch zewnątrzkomórkowych podjednostek alfa oraz dwóch przezbłonowych beta o ak- tywności kinazy tyrozynowej [17]. Receptorów insulinowych jest znacznie mniej w komórce niż receptorów IGF, poza tym znane są formy hybrydowe obu recep- torów alfa IR, beta IR, alfa IGFRbeta IGFR [12]. Receptor hybrydowy jest akty- wowany przez insulinę oraz silniej przez IGF-1. IR wystęuje w dwóch izoformach powstałych w wyniki alterantywnego splicingu eksonu 11: i/IRA , w której brakuje eksonu 11 i ii/IRB zawierającej ekson 11. Insulina wiąże się do obu form receptora [12, 28, 74].
Typ II receptora IGF ( IGF-2R) jest monomerem i znacznie różni się od recepto- ra dla insuliny i IGF-1R. Receptor ten nie ma aktywności kinazy tyrozynowej i ma mniejsze znaczenie dla stymulacji wzrostu komórek. Wykazuje on powinowactwo do IGF-2 i wiąże się ligandami zawierającymi fosforan mannozy-6. IGF-2R ule- ga w komórce szybkej endocytozie [6]. Receptor ten ma właściwości supresora transformacji nowotworowej. Z tego względu jego brak w komórce prowadzi do wzrostu wolnego IGF-2, który może aktywować IGF-1R i stymulować proliferację komórek [91].
Aktywacja IGF-1R następuje poprzez przyłączenie do receptora IGF-1 lub IGF- 2 co powoduje zmiany konformacyjne w receptorze i autoaktywację receptorowej kinazy tyrozynowej (ryc. 2). Zmiany te inicjują przekazy sygnału w komórce, pro- wadzące do prolifercji komórek i zahamowania apoptozy. Aktywacja kinazy 3-fos- fatydyloinozytolowej (PI3K) i kinazy białkowej-B (Akt/PKB) za pośrednictwem IGF-1R stanowi główny szlak sygnałowy chroniący komórkę przed apoptozą. IGF -1R aktywuje także inne drogi przekazu sygnału w komórce odpowiedzialne za regulację proliferacji i różnicowanie komórek. Jeden z tych szlaków prowadzi do aktywacji kinaz białkowych aktywowanych mitogenami (ang. Mitogen Activated Protein Kinase, MAPK) [5] .Inny powoduje przemieszczanie się wapnia i aktywa- cję szlaków komórkowych w komórce od niego zależnych [33].
W wyniku fosforylacji receptora i wzrostu wewnętrznej aktywność kinazy ty- rozynowej IGF-1R związanej z autofosforylacją innych miejsc w receptorze fosfo- rylowane są białka substratowe zasocjowane z receptorem. Aktywowany IGF-1R fosforyzuje substraty receptora insuliny -1 i -2 (ang. Insulin Receptor Substrates -1 and -2, IRS-1, -2), które wiążą się z tyrozyną receptora w pozycji 950. Ufosfory- lowane IRS oddziałują z domenami SH2 (ang. Src Homolgy-2) cytoplazmatycznej kinazy PI3K (ang. Phosphatidylinositiol-3 Kinase), powodując jej aktywację [45].
W wyniku tego obserwowano wzrost transportu glukozy w komórce, zwiększenie kurczliwości kardiomiocytów i zahamowanie apoptozy przez aktywację licznych białek i innych cząsteczek biorących udział w tych procesach [17]. Ponadto akty-
wacja PI3K katalizuje fosforylację PIP2 difosforanu 4,5- fosfatydyloinozytolu-PIP2 (ang. Phosphatidylinositol 4,5-disphosphate, PIP2) do trifosforanu 3,4,5-fosfatydy- loinozytolu-PIP3 (ang. phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate, PIP3) . Reakcja defosforylacji PIP3 zachodzi przy udziale fosfatazy PTEN ( ang. Phosphatase and Tensin homolog deleted from chromosome-10). Fosfataza PTEN wycisza w komór- ce sygnały pochodzące z receptorowych kinaz w tym IGF1-R [29, 47].
Aktywowany PIP3 przyłącza się do domeny PH (ang. Homolog Pleckstriny) co najmniej dwóch białek AKT ( ang. v-akt murine thymoma viral oncogene) i ki- nazy 1 zależnej od fosfoinozytolu – PDK-1 (ang. Phosphoinositide-Dependent Ki- nase-1). Przy udziale PDK-1 dochodzi do fosforylacji reszty treoninowej w pozy- cji 308 białka AKT oraz białek kinazy białkowej C-PKC (ang. Protein Kinase-C):
PKC- λ i PKC-ξ (47, 48). PKC razem z AKT są odpowiedzialne za wzrost tempa wychwytu glukozy przez komórkę, ułatwiając translokację transportera glukozy-4 – GLUT4 (ang. Glucose Transporter-4 ), z pęcherzyka endocytarnego do błony ko- mórkowej [13]. Aktywne AKT fosforyluje liczne białka, które zaangażowane są w proces apoptozy i w ten sposób hamuje ich aktywność. Głównym celem AKT jest białko BAD (ang. BCL2 Antagonist of cell Death) [21]. Nieufosforylowany BAD jest zlokalizowany w błonie mitochondrialnej, gdzie wchodzi w interakcję z biał- kiem BCL2 (ang. B-Cell CLL/Lymphoma-2) i zapobiega jego przeciwapoptotycz- nemu działaniu. Ufosforylowany BAD wiąże się z białkiem cytozolowym 14-3-3 i jest niezdolne do interakcji z BCL2. AKT może także zapobiegać inicjacji kaskady kaspaz przez fosforylację i inaktywację kaspazy 9. Ponadto AKT fosforyluje licz- ne proapoptotyczne białka należące do rodziny czynników trankrypcyjnych, w tym FKHR (ang. Forkhead transcriptional factor) i FKHRL1(ang. Forkhead-Related family of mammalian transcription factor-1) hamując ich aktywności. Aktywacja AKT prowadzi również do spadku ekspresji FASL (ligand Fas) i apoptozy zależnej od Fas. Oprócz zahamowania proapoptotycznej aktywności czynników transkryp- cyjnych, aktywny AKT zwiększa również poziom białek antyapoptotycznych BCL2 i BCL-X oraz licznych cząsteczek adhezyjnych macierzy zewnątrzkomórkowej.
Wzrost aktywność AKT prowadzi także do ekspresji antyapoptotycznego czynnika transkrypcyjnego NF-κ B poprzez regulację aktywności kinaz I-κ B – IKKs ( ang.
I-Kappa B Kinase). Powoduje to degradację I-κ B , translokację czynnika jądrowe- go kappaB – NF-κ B ( ang. Nuclear Factor-kappa B) do jądra komórkowego i ak- tywację transkrypcji genów antyapoptotycznych. Dalszy szlak aktywowany przez AKT odpowiada za zahamowanie aktywności kinazy 3 syntazy glikogenu – GSK3 (ang. Glycogen Synthase Kinase-3), w wyniku fosforylacji reszt seryny w pozycji 21 na końcu N podjednostki alfa i seryny 9 w podjednostce beta tego białka [93].
W wyniku zahamowanie aktywności GSK3 w odpowiedzi na IGF, dochodzi do de- fosforylacji i aktywacji syntazy glikogenu i stymulacji syntezy glikogenu [51]
GSK3 katalizuje również fosforylację oraz hamuje aktywność czynnika ini- cjującego syntezę białek eukariotycznych 2B -eIF2B (ang. eukaryotic Initiation
Factor-2B) i syntezę białek. W związku z tym, IGF-1R, poprzez zahamowanie aktywności GSK3, umożliwia defosforylację i aktywację eIF2B, co prowadzi do wzmożonej syntezy białek. Nieufosforylowany eIF4E (ang. eukaryotic Initiation Factor-4E) występuje w komórce w kompleksie z jednym z trzech białek: 4EBP1, 4EBP2 lub 4EBP3 ( ang. Eukaryotic initiation Factor-4E Binding protein). Fos- forylacja 4EBP powoduje rozpad kompleksu eIFE-4EBP, uwolnienie eIE4E, który bierze udział w inicjacji translacji białka [87].
Substratami do fosforylacji przy udziale kinazy AKT są również białka mTOR.
Kinaza mTOR (ang. mammalian Target Of Rapamycin) tzw. ssaczego celu rapa- mycyny, integruje liczne szlaki komórkowe, w tym IGF1 i 2. mTOR jest jednym z głównych pośredników w przekazie sygnału mitogennego w komórce za pośred- nictwem IGF 1/PI3’K/AKT [60, 87].
W wyniku aktywności kinazy mTOR, obserwowano aktywację białek rybo- somalnych p70S6K i S6 i wzrost syntezy białka [35]. Wykazano także, że kinaza mTOR S6K1 aktywowana za pośrednictwem IGF1 wzmaga transkrypcję genów regulowanych przez receptor estogenu ER alfa [10, 76]. W komórkach raka piersi ER alfa wraz z białkiem BRCA1 wiąże się z rejonem regulatorowym w genie IGF 1 i hamuje jego transkrypcję [40, 76]. Wadliwe białko BRCA1 aktywuje drogę przekazu sygnału IGF1/Pi3’K AKT i wspomaga sygnał mitogenny [40, 75, 79].
W wyniku autofosforylacji IGF-1R aktywowane białka SHC (białko zawiera- jące SH2) są również przyłączane do białka adaptorowego GBR2 – receptora dla czynnika wzrostu łączącego białko 2 (ang. Growth factor Receptor-Bound pro- tein-2) , co zapoczątkowuje szlak SOS w sposób niezależny od IRS. Nastepnie kompleks ten aktywuje szlak przekazu sygnału przy udziale p21 RAS i inicjuje kaskadę fosforylacji kinaz serynowo-treoninowych RAF, Mek1/2 (kinazy kinz MAP; ang. MAP kinase kinases), i ERK1/2 (ang. Extracellular signal Regulated Kinases) odpowiedzialny za różnicowanie i migrację komórek, jak również regu- lację apoptozy. Punktem końcowym szlaku MAPK jest modyfikacja aktywności czynników transkrypcyjnych ELK (ang. ETS domain-contaning Elk-1). Czynniki transkrypcyjne SRF (ang. Serum Response Factor) i ELK1 biorą udział w regula- cji ekspresji genów, których produkty białkowe współdziałają w przekazywaniu sygnałów mitogennych. W ten sposób ufosforylowany ERK przekazuje sygnały kolejno do jądra komórkowego, co wywołuje odpowiedź mitogenną: postęp cyklu komórkowego i proliferację komórek [10, 37, 88]. Podobnie do szlaku AKT, osta- tecznym celem działania ERK, jest białko BAD zapobiegające apoptozie. Szlak Ras-->Raf-->ERK1/2 może być również aktywowany przez fosforylację tyrozyny w IRS. Prowadzi to do uformowania kompleksu IRS-GRB2-SOS, który aktywuje RAS [27, 87].
Ligand przyłączający się do IGF-1R prowadzi również do aktywacji kanałów wapniowych zależnych od potencjału i przejściowego wzrostu poziomu jonów
Ca2+ w komórce, co ma wpływ na regulację aktywności czynników transkrypcyj- nych zależnych od jonów wapnia, takich jak MEF2 ( ang. Mads box transcription Enhancer Factor-2), NFAT (ang. Nuclear Factors of Activated T-cells ) i CREB ( ang. cAMP Response Element-Binding ), które nasilają ekspresję licznych antyapo- ptotycznych białek, w tym BCL2. Zwiększone poziomy jonów Ca2+ w cytopla- zmie aktywują fosfatazę białkową – kalcyneurynę, zakłócając działania kalmo- duliny. Aktywacja kalcyneuryny prowadzi do defosforylacji NFAT i jej transportu do jądra komórkowego, gdzie wraz z innymi czynnikami przyłącza się swoistych elemenów regulatorowych w genach określonych protoonkogenów [56, 87].
Analiza ekspresji genów w komórkach ludzkich fibrioblastów w odpowiedzi na IGF-1 wykazała ekspresję, m.in. takich białek jak POSTN (ang. Periostin Oste- oblast Specific Factor, POST), które jest zaangażowane w metastazę i angiogenezę [76]; TNC (ang. Tenascin-C), który zwiększa proliferację komórek jak również LOXL1 (ang. Lysyl Oxidase-Like 1), białko należące do rodziny oksydaz zaanga- żowane w proces inwazji nowotworu [51, 87].
Przekazywanie sygnałów szlaku IGF-I – IGF-1R ma ważne znaczenie zarówno w fizjologicznych, jak i patofizjologicznych warunkach [3, 16, 23, 25, 87]. W ko- mórkach prawidłowych IGF-I stymuluje syntezę DNA i jest niezbędny do przej- ścia komórki do fazy S cyklu komórkowego. IGF-I odrywa również ważną rolę w rozwoju odpowiedzi hipertroficznej, powodując wzrost ekspresji białek kurcz- liwych, takich jak aktyna, miozyna czy troponina [13]. Za pomocą kinazy tyrozy- nowej, szlaków PI3K i MAPK, IGF-1R może również zmniejszać ryzyko choroby serca poprzez zapobieganie apoptozie [48]. W komórkach niestymulowanych IGF aktywność kinazy tyrozynowej jest zahamowana poprzez oddziaływania między resztami aminokwasowymi pętli odpowiedzialnej za jej aktywację i innymi reszta- mi w domenie kinazowej, jak również pomiędzy domeną kinazową i regionem są- siednim receptora zlokalizowanym w błonie komórkowej [51].
Przedstawiony przekaz sygnału za pośrednictwem osi IGF-1 /IGF -1R jest bar- dzo złożony i zachodzi przy udziale licznych cząsteczek tworzących swoistą sieć w komórce, której większość składników pośredniczy również w działaniu licz- nych hormonów, czynników wzrostu czy receptorów cytokin. Obraz oddziaływań cząsteczek w obrębie takiej sieci, ich kinetyka i wewnątrzkomórkowa lokalizacja mają wpływ na zmiany w zachowaniu się komórek, regulację ich wzrostu i podzia- łu [4, 51, 88]. System IGF ze względu na swoje endo-, para- i autokrynne działanie odgrywa nie do końca wyjaśnioną rolę w rozwoju wielu nowotworów. Uzyskane dotychczas naukowe dane kliniczne [3, 23, 25, 27, ,31, 54, 57, 62, 64, 66, 79] pod- kreślają potrzebę lepszego zrozumienia sygnalizacji IGF, które umożliwią leka- rzom identyfikować fenotyp nowotworowy pacjentów i z jak największym praw- dopodobieństwie osiągać korzyści z tak ukierunkowanego podejścia, szczególnie ważnego w terapii przeciwnowotworowej.
LITERATURA
[1] AlAmi N, PAge V, Yu Q, Jerome l, PAtersoN J, shirY l, leYlANd-JoNes B. Recombinant human inn- sulin-like growth factor- binding protein 3 inhibits tumor growth and targets the Akt pathway in lung and colon cancer models. Growth Horm IGF Res 2008; 18: 487-496.
[2] AkkiPrik m, hu l, sAhiN A, hAo X, ZhANg W. The subcellular localization of IGFBP5 af- fects its cell growth and migration functions in breast cancer. BMC Cancer 2009; 9:103.
doi:10.1186/1471-2407-9-103
[3] AttiAs-geVA ZA, BeNtoV i, ludWig dl , FishmAN A , Bruchim i, WerNe h. Insulin-like growth factor-I receptor (IGF-IR) targeting with monoclonal antibody cixutumumab (IMCA12) inhibits IGF-I action in endometrial cancer cells.Eur. J Cancer 2011; 47: 1717-1726.
[4] AtZori F, tABerNero J, cerVANtes A, PrudkiN l, ANdreu J, rodrígueZ-BrAuN e, domiNgo A, guiJAr-
ro J, gAmeZ c, rodoN J, di cosimo s, BroWN h, clArk J, hArdWick Js, BeckmAN rA, hANleY Wd, hsu k, cAlVo e., roselló s, lANgdoN rB, BAselgA J. A phase I pharmacokinetic and pharmacody- namic study of dalotuzumab (MK-0646), an anti-insulin-like growth factor-1 receptor monoclonal antibody, in patients with advanced solid tumors. Clin Cancer Res 2011; 17: 6304-6312.
[5] AVruch J. MAP kinase pathawy: the first twenty years. Bioch Physiol Acta 2010; 1773: 1150-1160.
[6] BArANiAk AP, cheN Jr, gArciA-BlANco A. Fox-2 mediates epithelial cell-specific fibroblast growth factor receptor 2 exon choice. Mol Cell Biol. 2006; 26: 1209-1222.
[7] BArtoN er. The ABC of IGF-I isoforms: impact on muscle hyprtrophy and implication for repair. App.
Physiol. Nutr. Metab. 2006; 31: 791-797.
[8] BArtoN er, demeo J, lei h. The insulin-like growth factor (IGF-I) E-peptydes are required for isoform specific gene expression and muscle hypertrophy after local IGF-I production. J Appl Physiol. 2010;
108: 1069-1076.
[9] BAsergA r. Customizing the targeting of IGF-1 receptor. Future Oncol 2009; 5: 43-50.
[10] Becker mA, iBrAhim Yh, cui X, lee Au, Yee d. The IGF pathway regulates ER alfa through a S6k1 dependent mechanism in breast cencer cells. Mol.Endocrinol 2011; 3: 516-528.
[11] BeliZoN A, BAlik e, kirmAN i, remotti h, ciAu N, JAiN s, WhelAN rl. Insulin-like growth factor binding protein-3 inhibits colitis-induced carcinogenesis. Dis Colon Rectum 2007; 50: 1377-83.
[12] BeNYouceF s, suriNYA kh, hAdAschik d, siddle k. Characterization of insulin/IGF hybrid receptors:
contributions of the insulin receptor L2 and Fn1 domains and the alternatively spliced exon 11 se- quence to ligand binding and receptor activation. Biochem J 2007; 40: 603-13.
[13] BouskilA m, huNter rW, iBrAhim AF, delAttre l, Peggie m, VAN diePeN JA, Voshol PJ, JeNseN J, sAkAmoto k. Allosteric regulation of glycogen synthesis controls glycogen in muscle. Cell Metabolism 2010; 12: 456-466.
[14] BrAcko o, siNger t, AigNer s, kNoBloch m, WiNNer B, rAY J, clemeNsoN gd Jr, suh h, couillArd
-desPres s, AigNer l, gAge Fh, JessBerger s. Gene expression profiling of neural stem cells and their neuronal progeny reveals IGF2 as a regulator of adult hippocampal neurogenesis. J Neurosci. 2012 7; 32: 3376-3387.
[15] BroWN J, JoNes eY, ForBes Be. Keeping IGF-II under control: lessons from the IGF-II-IGF2R crystal structure. Trends Biochem Sci 2009; 34: 612-619.
[16] Butt AJ, dicksoN kA, mcdougAll F, BAXter rc. Insulin-like growth factor-binding protein-5 in - hibits the growth of human breast cancer cells in vitro and in vivo. J Biol Chem 2003; 278(32):
29676-2985.
[17] cArAPANceA m, cosAceANu d, Budiu r, kWieciNskA A, tAtArANu l, ciuBotAru V, AleXANdru o, BANitA m, Pisoschi c, BäckluNd ml, leWeNsohN r, dricu A. Dual targeting of IGF-1R and PDGFR inhibits proliferation in high-grade gliomas cells and induces radiosensitivity in JNK-1 expressing cells. J Neurooncol 2007; 85: 245-254.
[18] clemmoNs dr. Physiology of insulin-like growth factor I. www.uptodate.com /contens/physiology of insulin growth factor /2012.
[19] clemmoNs dr. Clinical utility of measurements of insulin-like growth factor 1. Nat Clin Pract Endocri- nol Metab 2006; 2: 436-446.
[20] clemmoNs dr. Involvement of insulin-like growth factor-I in the control of glucose homeostasis. Curr Opin Pharmacol 2006; 6: 620-630.
[21] dAttA sr, dudek h, tAo X, mAsters s, Fu h, gotoh Y, greeNBerg me. Akt phosphorylation of BAD couples survival signals to the cell-intrinsic death machinery. Cell 1997; 91: 231-241.
[22] demAmBro Ve, clemmoNs dr, hortoN lg, BouXseiN ml, Wood tl, BeAmer Wg, cANAlis e, ro-
seN cJ. Gender-specific changes in bone turnover and skeletal architecture in IGFBP-2-null mice.
Endocrinology 2008; 149: 2051-2061.
[23] di cosimo s, BeNdell Jc, cerVANtes-ruiPereZ A. A phase I study of the oral mTOR inhibitor ridaforo- limus (RIDA) in combination with the IGF-1R antibody dalotozumab (DALO) in patients (pts) with advanced solid tumors. J Clin Oncol 2010; 28(Suppl 15): 3008.
[24] durAi r, YANg sY, sAles km, seiFAliAN Am, goldsPiNk g, WiNslet mc: Insulin-like growth factor binding protein-4 gene therapy increases apoptosis by altering Bcl-2 and Bax proteins and decreases angiogenesis in colorectal cancer. Int J Oncol 2007; 30: 883-888.
[25] durAi r, YANg sY, seiFAliAN Am, goldsPiNk g, WiNslet mc. Role of insulin-like growth factor bin- ding protein-4 in prevention of colon cancer. World J Surg Oncol 2007; 5: 128-136.
[26] durAi r, YANg sY, sAles km, seiFAliAN Am, goldsPiNk g,WiNslet mc. Increased apoptosis and decreased proliferation of colorectal cancer cells using insulin-like growth factor binding protein-4 gene delivered locally by gene transfer. Colorectal Dis 2007; 9: 625-635.
[27] dZiAdZiusZko r, merrick dt, WittA se. Insulin-like growth factor receptor 1(IGF1R) gene copy num- ber is associated with survival in operable non–smallcell lung cancer: a comparison between IGF1R fluorescent in situ hybridization, protein expression, and mRNA expression. J Clin Oncol 2010; 28:
2174-2180.
[28] ester WA, hokkeN-koelegA Ac. Polymorphisms in the IGF1 and IGF1R genes and children born small for gestational age: results of large population studies. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 2008; 22: 415-431.
[29] FrAscA F, PANdiNi g, sciAccA l, PeZZiNo V, sQuAtrito s, BelFiore A, VigNeri r: The role of insulin receptors and IGF-I receptors in cancer and other diseases. Arch Physiol Biochem 2008; 114: 23-37.
[30] gAriBoldi mB, rAViZZA r, moNti e. The IGFR1 inhibitor NVP-AEW541 disrupts a pro-survival and pro-angiogenic IGF-STAT3-HIF1 pathway in human glioblastoma cells. Biochem Pharmacol 2010;
80: 455-462.
[31] hAluskA P, cArBoNi Jm, teNeYck c, AttAr rm, hou X, Yu c, sAgAr m, WoNg tW, gottArdis mm, erlichmAN c. HER receptor signaling confers resistance to the insulin-like growth factor-I receptor inhibitor, BMS-536924. Mol Cancer Ther 2008; 7: 2589-2598.
[32] hAluskA P, shAW hm, BAtZel gN, YiN d, moliNA Jr, moliFe lr, YAP tA, roBerts ml, shArmA A, guAlBerto A, AdJei AA, de BoNo Js. Phase I dose escalation study of the anti insulin-like growth fac- tor-i receptor monoclonal antibody CP-751,871 in patients with refractory solid tumors. Clin Cancer Res 2007; 13: 5834-5840.
[33] heidegger i, Pircher A, klocker h, mAssoNer P. Targeting the insulin-like growth factor network in cancer therapy. Cancer Biol Therapy 2011; 11: 701-707.
[34] hWA V, oh Y, roseNFeld rg. The insulin-like growth factor binding protein (IGFBP) superfamily Endocrine Reviev 1999; 20: 761-787.
[35] huANg J, mANNiNg Bd. A complex interplay between Akt, TSC2 and the two mTOR complexes. Bio- chem Soc Trans 2009; 37: 217-22.
[36] JeNAB m, riBoli e, cleVelANd rJ, NorAt t, riNAldi s, Nieters A, BiessY c, tJøNNelANd A, olseN A, oVerVAd k, grøNBAek h, clAVel-chAPeloN F, BoutroN-ruAult mc, liNseiseN J, BoeiNg h, PischoN
t, trichoPoulos d, oikoNomou e, trichoPoulou A, PANico s, ViNeis P, BerriNo F, tumiNo r, mAsAlA
g, Peters Ph, VAN gils ch, BueNo-de-mesQuitA hB, ocké mc, luNd e, meNdeZ mA, tormo mJ, BArricArte A, mArtíNeZ-gArcíA c, dorroNsoro m, Quirós Jr, hAllmANs g, PAlmQVist r, BergluNd
g, mANJer J, keY t, AlleN Ne, BiNghAm s, khAW kt, cust A, kAAks r. Serum C-peptide, IGFBP-1 and IGFBP-2 and risk of colon and rectal cancers in the European Prospective Investigation into Can- cer and Nutrition. Int J Cancer 2007; 121: 368-376.
[37] Ji Qs, mulVihill mJ, roseNFeld–FrANkliN m. A novel, potent, and selective insulin-like growth fac- tor-i receptor kinase inhibitor blocks insulin-like growth factor-i receptor signaling in vitro and inhib- its insulin-like growth factor-i receptor dependent tumor growth in vivo. Mol Cancer Ther 2007; 6:
2158-2167.
[38] JoZeFiAk A, PAcholskA-BogAlskA J, mYgA-NoWAk m, kedZiA W, kWAsNieWskA A, lucZAk m, kedZiA
h, goZdZickA-JoZeFiAk A. Serum and tissue levels of insulin-like growth factor-I in women with dysy- plasia and HPV-positive cervical cancer. Mol Med Report. 2008; 1: 231-237.
[39] Juul A. Serum levels of insulin-like growth factor I and its binding proteins in health and disease.
Growth Horm IGF Res 2003; 13: 113-170.
[40] kANg hJ, Yi YW, kim hJ, hoNg YB, seoNg Ys, BAel J. BRCA1 negatively regulated IGF 1 expres- sion thgrough an estrogen-responsive element-like site, Cell Death.Dis. 2012; 28: 3-15. doi:10.1038/
cddis.2012.78.
[41] keY tJ, APPleBY PN, reeVes gk. Insul in-l ike gr owt h fact or 1 (IGF1), IGF binding protein 3 (IG- FBP3), and breast cancer risk: pooled individual data analysis of 17 prospective studies. Lancet Oncol 2010; 11: 530-542.
[42] kNoWldeN Jm, JoNes he, BArroW d. Insulin receptor substrate-1 involvement in epidermal growth factor receptor and insulin-like growth factor receptor signalling: implication for gefitinib (’Iressa’) response and resistance. Breast Cancer Res Treat 2008; 111: 79-91.
[43] kotroNeN A, leWitt m, hAll k, BrismAr k, Yki-JärViNeN h. Insulin-like growth factor binding protein 1 as a novel specific marker of hepatic insulin sensitivity. J Clin Endocrinol Metab 2008; 93:
4867-4872.
[44] lAurseN ls, kJAer-soreNseN k, ANderseN mh. Regulation of insulin-like growth factor (IGF) bio- activity by sequential proteolytic cleavage of IGF binding protein-4 and -5. Mol Endocrinol 2007;
21:1246-1257.
[45] liu BA, JABloNoWski k, shAh eF, eNgelmANN BW, JoNes rB, NAsh Pd. SH2 domains recognize contexual peptide sequence information to determine selectivity. Mol Cell Proteomics 2010;9: 2391- 2404. doi:10.1074/mcp/M110.001586.
[46] liu B, lee kW, ANZo m, ZhANg B, Zi X, tAo Y, shirY l, PollAk m, liN s, coheN P. Insulin-like growth factor-binding protein-3 inhibition of prostate cancer growth involves suppression of angio- genesis. Oncogene 2007; 26: 1811-1819.
[47] mA J, sAWAi h, mAtsuo Y, ochi N, YAsudA A, tAkAhAshi h, WAkAsugi t, FuNAhAshi h, sAto m, tAkeYAmA h. IGF-1 mediates PTEN suppression and enhances cell invasion and proliferation via activation of the IGF-1/PI3K/Akt signaling pathway in pancreatic cancer cells. J Surg Res 2010; 160:
90-101.
[48] mAiret-coello g, turY A, dicicco-Bloom e. Insulin-like growth factor-1 promotes G(1)/S cell cycle progression through bidirectional regulation of cyclins and cyclin-dependent kinase inhibitors via the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway in developing rat cerebral cortex. J Neurosci 2009; 29:
775-788.
[49] mAloNeY ek, mclAughliN J, dAgdigiAN Ne, gArrett lm, coNNors km, Zhou Xm, BlAtter WA, chitteNdeN t, siNgh r. An anti-insulin-like growth factor I receptor antibody that is a potent inhibitor of cancer cell proloferation. Cancer Res 2003; 63: 5073-5083.
[50] mAssoNer P, colleselli d, mAtscheski A, Pircher h, geleY s, JANseN dürr P, klocker h. Novel mechanism of IGF-binding protein-3 action on prostate cancer cells: inhibition of proliferation, ad- hesion and motility. Endocr Relat Cancer 2009; 16: 795-808.
[51] mAtheNY rW Jr, NiNdl Bc, AdAmo lA. A putative product of IGF-I gene expression involved in tissue repair and regeneration. Endocrinology 2010; 151: 865-875.
[52] mitA k, ZhANg Z, ANdo Y, toYAmA t, hAmAguchi m, koBAYAshi s, hAYAshi s, FuJii Y, iWAse h, YAmA-
shitA h. Prognostic significance of insulin-like growth factor binding protein (IGFBP)-4 and IGFBP-5 expression in breast cancer. Jpn J Clin Oncol 2007; 37: 575-582.
[53] musAro A., doBroWolNY g., roseNthAl N. The neuroprotective effects of a locally acting IGF-I iso- form. Ex Gerontol. 2007; 42: 76-80.
[54] olmos d, Postel-ViNAY s, moliFe lr, okuNo sh, schuetZe sm, PAccAgNellA ml, BAtZel gN, YiN d, PritchArd-JoNes k, JudsoN i, WordeN FP, guAlBerto A, scurr m, de BoNo Js, hAluskA P. Safety, pharmacokinetics, and preliminary activity of the anti-IGF-1R antibody figitumumab (CP-751,871) in patients with sarcoma and Ewing’s sarcoma: a phase 1 expansion cohort study. Lancet Oncol 2010;
11: 129-135.
[55] PAcholskA-BogAlskA J, JóZeFiAk A, NoWAk W, kedZiA W, kwaśniewska A, goździcka-JóZeFiAk A.
Association of the IGF-I promoter P1 polymorphism with risk of cervical cancer. Eur J Gynaecol Oncol.
2011; 32: 393-408.
[56] PANdiNi g, Wurch t, AklA B, corVAiA N, BelFiore A, goetsch l. Functional responses and in vivo anti-tumour activity of h7C10: a humanised monoclonal antibody with neutralising activity against the insulin-like growth factor-1 (IGF-1) receptor and insulin/IGF-1 hybrid receptors. Eur J Cancer 2007; 43: 1318-1327.
[57] PAPPo As, PAtel sr, croWleY J, reiNke dk, kueNkele kP, chAWlA sP, toNer gc, mAki rg, meY-
ers PA, chugh r, gANJoo kN, schuetZe sm, JuergeNs h, leAhY mg, geoerger B, BeNJAmiN rs, helmAN lJ, BAker lh. R1507, a monoclonal antibody to the insulin-like growth factor 1 receptor, in patients with recurrent or refractory Ewing sarcoma family of tumors: results of a phase II Sarcoma Alliance for Research through Collaboration study. J Clin Oncol. 2011; 29: 4541-4547.
[58] PeArce cl, dohertY JA, VANdeN Berg dJ, moYsich k, cushiNg-hAugeN kl, coNti dV, rAmus sJ, geNtrY-mAhArAJ kl, meNoN u, gAYther sA, PhAroAh Pd, soNg h, kJAer sk, hogdAll e, hog-
dAll c, Whitemorre As, mc guire V, sieh W, gruNWAld J, mAdrek k, JAkuBoWskA A, luBliNski J, treNch gc, Aocs/Asc studY grouP, BeesleY J, WeBB Pm, Berschuk A, schildkrAut Jm, iVerseN es, moormAN Pg, edluNd ck, strAm do, Pike mc, Ness rB, Wu Ah: Genetic variation in insulin –like growth factor-2 may play a role in ovarian cancr risk. Hum Mol Genetics 2011; 20: 2263-2272.
[59] PhiliPPou A, hAlAPAs A, mAridAki m, koutsilieris m. Type I insulin-like growth factor receptor sig- naling in skeletal muscle regeneration and hypertrophy. J Musculoskelet Neuronal Interact 2007; 7:
208-215.
[60] PollAk m. Insulin and insulin-like growth factor signaling in neoplasia. Nat Rev Cancer 2008; 12:
915-928.
[61] Price AJ, AlleN Ne, APPleBY PN, croWe Fl, trAVis rc, tiPPer sJ, oVerVAd k, grøNBæk h, tJøNNe-
lANd A, JohNseN NF, riNAldi s, kAAks r, lukANoVA A, BoeiNg h, AleksANdroVA k, trichoPoulou A, trichoPoulos d, ANdArAkis g, PAlli d, krogh V, tumiNo r, sAcerdote c, BueNo-de-mesQuitA hB, Argüelles mV, sáNcheZ mJ, chirlAQue md, BArricArte A, lArrAñAgA N, goNZáleZ cA, stAttiN P, JohANssoN m, khAW kt, WArehAm N, guNter m, riBoli e, keY t. Insulin-like Growth Factor-I Con- centration and Risk of Prostate Cancer: Results from the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2012; 2: 1531-1541.
[62] rAJPAthAk sN, guNter mJ, WYlie-rosett J, ho gY, kAPlAN rc, muZumdAr r, rohAN te, strickler
hd. The role of insulin-like growth factor-I and its binding proteins in glucose homeostasis and type 2 diabetes. Diabetes Metab Res Rev 2009; 25: 3-12.
[63] rAJski m, ZANetti-dAlleNBAch r, Vogel B, herrmANN r, rochlits ch, Buess m. IGF 1 induced genes in stromal fibroblasts predict the clinical outcome of breast and lung cancer patients. BMC Medicine 2010; 8: www.biomedcentral.com/1741-7051/8/1
[64] reidY dl, VAkiANi e, FAkih mg, sAiF mW, hecht Jr, goodmAN-dAVis N, hollYWood e, shiA J, schWArtZ J, chANdrAWANsA k, doNtABhAktuNi A, YoussouFiAN h, solit dB, sAltZ lB. Randomii- zed, phase II study of the insulin-like growth factor-1 receptor inhibitor IMC-A12, with or without
