RET-receptorsignalering: funktion i utveckling, metabola sjukdomar och cancer

Abstrakt:DeRÖTAproto-onkogen kodar för en receptortyrosinkinasvars förändringar är ansvariga för olika mänskliga cancerformer och utvecklingsstörningar, inklusive sköldkörtelcancer, icke-småcellig lungcancer, multipel endokrin neoplasi typ 2 och Hirschsprung's sjukdom. RET-receptorer aktiveras fysiologiskt av gliacellinje-härledda neurotrofisk faktor (GDNF) familjligander som binder till coreceptor GDNF-familjens receptor, (GFR,). Signalering via GDNF/ GFR (GFR),1/RET ternära komplex spelar avgörande roller iutveckling av det enteriska nervsystemet,njurar, och urinvägar, såväl som vid självförnyelse av spermatogonala stamceller. Dessutom finns en annan ligand, tillväxt differentieringsfaktor-15 (GDF15), har visats binda till GFR,-gilla och aktivera RET, reglera kroppsvikten. GDF15 är ett stressresponscytokin och dess förhöjda serumnivåer affect metabolism och anorexi-kakexisyndrom. Dessutom har den senaste utvecklingen av RET-specific kinashämmare bidrog med signififramsteg i behandlingen av patienter medRÖTA-förändrad cancer. Denna recension fokuserar på de breda rollerna för RET i utveckling, metabola sjukdomar och cancer.

Nyckelord: RET protoonkogen, GDNF-familjens ligander, cancer, Hirschsprungs sjukdom,njurutveckling, kroppsviktkontroll

FÅ NATURLIGT ORGANISKT CISTANCHEEXTRAKT MED 25 % ECHINACOSID OCH 9 % ACTEOSID FÖR NJURINFEKTION

1. Introduktion

Vi identifierade RET (Rearranged during Transfection) som en onkogen aktiverad av DNA-omarrangemang 1985.1) RET kodar för ett transmembrant tyrosinkinas med en unik extracellulär domän som består av fyra cadherinliknande domäner och en cysteinrik region med 16 stretchcysteinrester i en med 120 aminosyror (Fig. 1).2)–4) Alternativ splitsning i 3B-regionen ger tre olika isoformer (1072, 1106 och 1114 aminosyror) med korta (9 aminosyror, RET9), mellanliggande (43 aminosyror) , RET43), respektive långa (51 aminosyror, RET51) karboxylterminala svansar,5) och uttrycksnivån för RET43 rapporterades vara låg jämfört med RET9 och RET51. Som observerats för cadherin binder Ca2D-joner till de cadherinliknande domänerna, och dessa krävs för RET-aktivering av GDNF och neurturin (NRTN).4),6)

Efter RET-aktivering av GDNF-familjens ligander (GFL) autofosforyleras specifika tyrosinrester i dess intracellulära domän. Minst 14 av de 18 tyrosinresterna i den intracellulära domänen kan fosforyleras, och några av dem representerar dockningsställen för nyckeladapterproteiner, vilket leder till aktiveringen av viktiga signalvägar (Fig. 2).4),7),8) Till exempel förmedlar fosforylerat tyrosin 1062 bindning av adapterproteinerna SHC och FRS2, som är ansvariga för aktiveringen av RAS/MAPK- och/eller PI3K/AKT-signalvägarna.9)–11) Fosforylerat tyrosin 1015 förmedlar bindning av fosfolipas C. (PLC.), vilket resulterar i aktivering av proteinkinas C.12. Dessa vägar spelar viktiga roller i cellmigration, proliferation, överlevnad och differentiering.

Fig. 1. RET-aktivering av GDNF-familjens ligander (GFL) som binder till coreceptor GDNF-familjens receptor, (GFR,). GDNF, NRTN, ARTN och PSPN binder företrädesvis till GFR,1, GFR,2, GFR,3 respektive GFR,4. GDNF/GFR,1/RET-signalkomplex är väsentligt för utvecklingen av det enteriska nervsystemet, njure och urinvägar och självförnyelse/överlevnad av spermatogonala stamceller. GDF15/GFRAL/RET-komplexet spelar en avgörande roll för kroppsviktkontroll. GDNF, gliacellinjehärledd neurotrofisk faktor; NRTN, neurturin; ARTN, artemin; PSPN, persefin; GDF15, tillväxtdifferentieringsfaktor-15; GFRAL, GDNF-familjreceptorliknande; CLD, cadherin-liknande domän; CRD, cysteinrik domän.

RET är en orsaksgen för en mängd olika mänskliga sjukdomar.5) RET-aktiverande punktmutationer är ansvariga för utvecklingen av det ärftliga cancersyndromet multipel endokrin neoplasi typ 2 (MEN2), som utvecklas till medullärt sköldkörtelkarcinom (MTC) och feokromocytom.13 )–16) RET-aktivering genom genomarrangemang finns i papillärt sköldkörtelkarcinom (PTC), icke-småcelligt lungkarcinom (NSCLC), intraduktal carcinom i spottkörteln och andra cancerformer.17)–24) Dessutom, RET-inaktiverande punkt mutationer eller deletioner leder till utvecklingen av Hirschsprungs sjukdom (HSCR),25),26) som är en medfödd missbildning som kännetecknas av aganglionos av varierande längd av den distala mag-tarmkanalen. Hittills har de molekylära mekanismerna genom vilka RET-mutationer leder till sjukdomsutveckling studerats omfattande.

2. RET-aktivering av GDNF-familjens ligander

1993 renades och klonades GDNF som en neurotrofisk faktor som förbättrar överlevnaden av dopaminerga nervceller i mitthjärnan.27) GDNF är en avlägsen medlem av superfamiljen transformerande tillväxtfaktor-O (TGF-O) och tre andra proteiner från GFL, inklusive NRTN, artemin (ARTN) och persefin (PSPN) identifierades.28) Dessa fyra familjeligander visar ungefär 40 % aminosyraidentitet med varandra och kan aktivera RET-kinas. GFL kan dock inte binda till RET direkt, men GPI-förankrade samreceptorer som heter GFR,1–4 är nödvändiga för deras bindning.28)–32) GDNF, NRTN, ARTN och PSPN binder företrädesvis till GFR,1, GFR,2, GFR,3 respektive GFR,4 (Fig. 1), även om överhörning förekommer i viss utsträckning mellan ligand- och coreceptorparen.8) Bildning av det ternära komplexet GFL-GFR,-RET 2:2:2 resulterar i aktivering av intracellulär signalering, som stödjer överlevnaden och differentieringen av olika neuroner, inklusive perifera sensoriska och autonoma neuroner samt centrala motoriska och dopaminerga neuroner.28) Nyare kryo-EM-analys visade att den extracellulära regionen av RET är vikt och packad i en "C-clamp"-form, som stabiliseras av omfattande inter-domäninteraktioner. På grund av denna unika C-klämma form rekryteras två RET-molekyler till dimera GFL-GFR, komplex, och de två cysteinrika domänerna av RET förs nära varandra, vilket främjar dimerbildning och aktivering av aktiviteten hos det intracellulära tyrosinet. kinasdomän.33)–35)

På senare tid visade sig en annan medlem av TGF-O-superfamiljen, GDF15 (även känd som MIC-1) binda till GFR-liknande (GFRAL) med hög affinitet och sedan aktivera RET (Fig. 1).36 ) Betydelsen av detta signaleringskomplex beskrivs i detalj i ett separat avsnitt.

3. Roll av GDNF/GFR,1/RET-signalering i utvecklingen av det enteriska nervsystemet och Hirschsprungs sjukdom

Gdnf-, Gfr,- och Ret-deficienta möss delar fenotyper som kännetecknas av brist på enteriska neuroner i hela mag-tarmkanalen och njuragenes eller dysgenes.37)–42) Detta fynd avslöjade tydligt vikten av signalering via GDNF/GFR, 1/RET multikomponentreceptorer under utveckling (Fig. 1). Vi och andra fann att fosforylerad tyrosin 1062 i den RET-karboxylterminala svansen representerar ett dockningsställe för flera adapterproteiner såsom SHC och FRS2 och är viktigt för aktivering av RAS/MAPK- och PI3K-AKT-vägarna (Fig. 2).5 ) Ret-muterade möss där tyrosin 1062 ersatts med fenylalanin uppvisade allvarliga defekter av enteriska neuroner i tarmen ochsmå njurar, vilket indikerar en avgörande roll för signalering via tyrosin 1062 i organogenes.43),44)

Det enteriska nervsystemet (ENS) kommer från nervkammen, mestadels på vagalnivå. Celler som härrör från nervkammen invaderar framtarmen och börjar sin långa rostrocaudala migration mot slutet av tjocktarmen.45) Förutom omfattande migration kräver etableringen av ENS kontrollerad cellproliferation, differentiering och nätverksbildning av differentierade enteriska neuroner. Under embryogenes uttrycker migrerande enteriska neural crest-derived celler (ENCDCs) RET och GFR,1. Gdnf-mRNA uttrycks i mesenkymet i tarmen och finns rikligt i magen på embryonal dag 9.5 och sträcker sig till blindtarmen på embryonal dag 10.5, vilket tyder på en roll för GDNF som en kemoattraktant för ENCDC-migrering.

RET är en viktig orsaksgen för HSCR (prevalens: en av 5000 levande födda),25),26) som är en medfödd missbildning av ENS som saknar enteriska neuroner främst i den distala mag-tarmkanalen. Baserat på längden på det aganglioniska segmentet klassificeras HSCR i två grupper: kortsegment HSCR (patienter med aganglionos så långt som den rektosigmoida korsningen) och långsegments HSCR (patienter med aganglionos bortom den rectosigmoida korsningen). RET-mutationer hittades hos cirka 50 % av patienterna med familjär HSCR och 10–20 % av sporadiska fall.45) Noterbart finns det ett tydligt samband mellan RET-mutationer och långvarig HSCR, total kolonaganglionos och total intestinal aganglionos. En mängd olika missense-, nonsens- och ramförskjutningsmutationer har identifierats längs hela den kodande sekvensen av RET, men metaanalysdata visade att RET-mutationer i HSCR är vanligare i exon 10 (7,55%), 13 (11,32%), och 15 (7,55%).46) Dessa mutationer inaktiverar och upphäver RET-signalering, som är ansvarig för migration och spridning av ENCDCs under embryogenes. Biokemiska och cellbiologiska analyser har klarlagt olika mekanismer genom vilka RET missense-mutationer orsakar HSCR (Fig. 2).47) (1) Mutationer i den extracellulära RET-domänen försämrar dess cellyteuttryck, troligen på grund av felveckning av RET-proteinet.48 )–50) (2) Mutationer av Cys609, 611, 618 och 620 kan resultera i utveckling av både HSCR (förlust av funktion) och multipel endokrin neoplasi typ 2A (MEN2A) (gain-of-function) som är orsakas av nedsatt cellytuttryck av RET i ENCDC respektive kovalent dimerisering i sköldkörtel C-celler (beskrivs nedan i avsnittet om RET-mutationer vid cancer).5) (3) Mutationer i tyrosinkinasdomänen stör nästan helt eller delvis RET-kinas aktivitet, vilket resulterar i försämring av RAS/MAPK, PI3K/AKT och/eller PLC. signalvägar.51)–53) (4) Mutationer i den karboxylterminala svansen förändrar bindningen av adapterproteiner såsom SHC.54),55) Förutom den kodande sekvensen spelar icke-kodande regioner av RET-genen en avgörande roll i utvecklingen av HSCR. En vanlig intronisk förstärkarpolymorfism (RET D3 eller rs2435357) identifierades, vilket är en riskfaktor för HSCR och försämrar RET-uttryck.56) Denna vanliga polymorfism kan också interagera med andra genetiska förändringar, modulera HSCR-fenotypen och kan förklara misslyckandet med att identifiera kodande sekvensmutationer i majoriteten av HSCR-fallen, även hos patienter från familjer som visar koppling till RET.

Nrtn- och Gfr,2-defekta möss visade ett minskat antal myenteriska neuroner i tunntarmen och en drastisk minskning av kolinerg innervation i spott- och tårkörtlarna. GDNF och NRTN anses vara sällsynta HSCR-gener, ibland i konjugering med RET-mutationer.57),58)

4. Roll av GDNF/GFR,1/RET-signalering i utvecklingen av njur- och njuranomali

RET-medierad GDNF-signalering har visats varaavgörande för njurutveckling.59) Under tidig utveckling uttrycks RET och GFR,1 längs Wolffian-kanalen (WD), medan GDNF uttrycks i det metanefriska mesenkymet (MM) intill den kaudala delen av WD (Fig. 3A). Ureterknoppen (UB) kommer ut från den kaudala delen av WD, invaginerar in i MM och börjar förgrena sig upprepade gånger. Att notera är RET starkt uttryckt i en viss region av WD där UB-bildning sker (Fig. 3B) och därefter vid spetsarna av förgrenande UB i MM (Fig. 3C). Under hela processen avnjurutvecklingUB-spetsarna verkar vara helt bildade av RET-uttryckande celler som svarar på GDNF i MM, medan UB-stammen till stor del består av Ret-negativa celler (Fig. 3D),60),61) vilket indikerar att RET-uttrycket är bra -inställd under UB-grening. I frånvaro av Gdnf-, Ret- eller Gfr,1-genen är den vanligaste konsekvensen att UB-bildningen misslyckas, vilket resulterar i renal agenesis eller dysgenes och ureterdefekter (inga ureters, små ureters, onormalt anslutna ureters, etc.).37 )–42) Flera Ret-muterade möss visade minskad UB-förgrening genom att påverka RAS/MAPK, PI3K/AKT och/eller PLC. pathways.8),43),62) Dessutom identifierades transkriptionsfaktorerna ETV4 och ETV5 som nyckelkomponenter i ett gennätverk nedströms RET som främjar förgreningsmorfogenes.63),64)

Fig. 3. RET-beroende cellrörelse under ureterisk knopp (UB) bildning och förgrening. RET-positiva celler (blå) sprids initialt längs den mesonefriska kanalen (Wolffian duct, WD) (A). RET-positiva celler börjar röra sig för att bilda den primära UB och den ventrala mesonefriska kanalen är utarmad på RET-positiva celler (B). När UB växer ut bildar RET-positiva celler UB-spetsarna medan RET-negativa celler följer efter och bildar UB-stammen (C, D).

En tidigare rapport visade att heterozygota RET-mutationer hittades i cirka 30 % av en serie av 29 mänskliga foster med bilateral eller unilateral renal agenesis (BRA eller URA) och en heterozygot GDNF-mutation i ett foster med URA.65) En annan analys av en stor serie av 105 fall, inklusive 90 foster med antingen BRA eller URA och kontralateral renal hypodysplasi eller multicystisk dysplastisk njure rapporterade endast sju potentiella mutationer i RET-kodningssekvensen (6,6%) och ingen mutation i GDNF. 66)

Medfödda anomalier i njurarna och urinvägarna (CAKUT) står för 40–50 % av de kroniska njursjukdomarna hos barn. CAKUT täcker ett brett spektrum av strukturella missbildningar som beror på en defekt i morfogenesen av njurarna och/eller urinvägarna. En studie av 122 levande patienter, som omfattade olika CAKUT, fann RET- eller GDNF-variationer hos cirka 5 % av patienterna.67) Dessutom, i en stor kohort av 749 individer från 650 familjer med CAKUT, kodade exonerna av de 17 kända dominanta CAKUT- orsakande gener analyserades. Bland dem upptäcktes 37 olika heterozygota mutationer i 12 av 17 undersökta gener hos 47 patienter från 41 av de 650 familjerna (6,3%), där endast tre mutationer i RET (0,5%) inkluderades.68) Dessa fynd tydde på att RET-mutationer är mindre vanligt förknippade med CAKUT än förväntat.

5. Roll av GDF15/GFRAL/RET-signalering i kroppsviktskontroll

GDF15 är en medlem av TGF-O-familjen och är associerad med kroppsviktsreglering.36) Administrering av GDF15 till överviktiga möss minskade födointaget och kroppsvikten, vilket visar dess anti-fetmaeffekter.69) GDF15 är ett stressinducerat hormon och dess plasmanivåer ökar med ålder, intensiv träning, fetma, rökning och graviditet. Högre nivåer observeras också vid olika mänskliga sjukdomar, inklusive hjärt-kärlsjukdom, kronisk njursjukdom, diabetes, många avancerade cancerformer och allvarliga infektioner (fig. 4).70)–72)

Under 2017 identifierades receptorn för GDF15 av fyra läkemedelsföretags forskningslaboratorier som GFRAL, vars uttryck detekteras i neuroner i bakhjärnans område postrema (AP) och kärnan i det solitära området (NTS), vilket leder till en minskning av maten intag och kroppsvikt hos möss.73)–76) Mer anmärkningsvärt kräver GDF15-GFRAL RET-tyrosinkinas som en signalreceptor för kroppsviktsreglering. GDF15-bindning till GFRAL initierar RET-fosforylering, vilket resulterar i aktivering av ERK1/2, AKT, PLC. och FOS (Fig. 4). Samuttrycket av RET och GFRAL i AP och NTS bekräftades genom in situ hybridiseringsanalys.

Under homeostatiska tillstånd använder djur hypotalamiska neurala kretsar för att bibehålla kroppsvikten genom att integrera metaboliska och hormonella signaler från periferin. Men under stressförhållanden använder de en alternativ neuronal väg för metabola förändringar.36),77) Förhöjda GDF15-plasmanivåer observeras vid olika kroniska mänskliga sjukdomar och är associerade med kroppsviktsminskning. I avancerade cancerformer ökar de cirkulerande nivåerna av GDF15 med upp till 10–100-faldigt och inducerar anorexi-kakexisyndrom (Fig. 4). Kakexi definieras som ett metabolt syndrom associerat med extremt ofrivilligt slöseri med mager kroppsmassa med eller utan förlust av fettmassa. GDF15 anses nu vara huvudaktören i kakexi som observerats hos patienter med cancer. Det finns dock inga godkända läkemedel för detta tillstånd. Nyligen har en monoklonal antikropp som riktar sig mot GFRAL och hämmar RET-signalering utvecklats. Antikroppen förhindrade den GDF15-drivna interaktionen av RET med GFRAL och cancerrelaterad kakexi genom att vända överdriven lipidoxidation i tumörbärande möss.78) Ytterligare kliniska prövningar av läkemedel riktade mot GDF15-GFRAL-vägen kommer att belysa behandlingen av patienter med cancerrelaterad kakexi.

Supportive Service Of Wecistanche - Den största cistanche-exportören i Kina:

E-post:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Handla för fler specifikationer:

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

FÅ NATURLIGT ORGANISKT CISTANCHEEXTRAKT MED 25 % ECHINACOSID OCH 9 % ACTEOSID FÖR NJURINFEKTION