Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 5/2008, s. 279-284
*Grażyna Adler
Fizjologiczne, patologiczne i farmakologiczne stymulatory receptora tyreotropiny
Physiological, pathological and pharmacological thyrotropin receptor stimulators
Zakład Biochemii i Biologii Molekularnej Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego w Warszawie
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Andrzej Gardas
Streszczenie
Model receptora TSH (TSHR) został ostatnio udoskonalony po zastosowaniu do jego opracowania najnowszych programów komputerowych. W 2007 roku otrzymano kryształy kompleksu fragmentu części pozabłonowej TSHR z fragmentem Fab autoprzeciwciała o aktywności stymulującej, pochodzącego od pacjenta z chorobą Gravesa-Basedowa. Umożliwiło to dokładne poznanie epitopu rozpoznawanego przez to autoprzeciwciało. Na podstawie dyfrakcji promieni X określono aminokwasy uczestniczące w wiązaniu i stwierdzono, że epitop na TSHR jest większy niż typowo obserwowany dla przeciwciał. Analiza zmian wiązania autoprzeciwciał z receptorem do którego wprowadzono mutacje wskazywała na aminokwas R255, jako potencjalne miejsce działań terapeutycznych przy nadczynności Gravesa-Basedowa. Inna praca wykazała, że miejscem interwencji farmakologicznej może być rejon transbłonowy receptora. Zaproponowano budowę związków organicznych, które połączone z helisami transbłonowymi stymulują TSHR in vitro.
Summary
The thyrotropin receptor (TSHR) model was recently ameliorated using the most advanced computer programs. In 2007 the complex of the part of TSHR extracellular domain bound to human stimulating antibody Fab was crystalised, and used to analyze the epitope on TSHR recognized by autoantibody. After X-ray analysis the residues participating in the binding were estimated. It was noticed that the epitope on TSHR is larger than other known epitopes. TSHR mutation studies have shown the R255 as a possible target to therapeutic intervention in Graves´ disease. The other studies propose as a target to pharmacological intervention the transmembrane region of TSHR. The structure of the organic compounds which lead to TSHR stimulation after binding with this region was proposed.
Słowa kluczowe: receptor TSH, autoprzeciwciała.
Sygnał regulujący szlaki metaboliczne w komórkach tarczycy dochodzi poprzez receptor tyreotropiny (TSHR) po związaniu hormonu tyreotropiny (TSH), fizjologicznego stymulatora tarczycy. Poziom TSH w surowicy oznacza się przy użyciu bardzo czułych testów immunochemicznych, różnicujących normę (1-18 pmol/L, 0,3-5 mU/L) od niższych poziomów w nadczynności i wyższych w niedoczynności tarczycy. Metodą, która pozwala na określenie aktywności biologicznej TSH, a także innych aktywatorów jest pomiar ich wpływu na aktywność cyklazy adenylanowej w prezentujących receptor TSH komórkach ssaków. Najczęściej do tego pomiaru wykorzystywane są komórki jajowe chomika chińskiego (CHO) (1,2) z wbudowanym genem kodującym receptor. Rzadziej, aktywność biologiczną mierzono przez pomiar cyklazy adenylanowej w izolowanych komórkach tarczycy świni (3). Wykonanie obu powyższych oznaczeń wymaga wyspecjalizowanych laboratoriów, tak więc w sposób rutynowy nie bada się aktywacji komórek tarczycy przez TSH.
U chorych z chorobą Gravesa-Base-dowa występują autoprzeciwciała, któ-re są patologicznymi stymulatorami tar-czycy, a stymulacja jest skutkiem połą-czenia się autoprzeciwciała z recepto-rem TSH. Autoprzeciwciała stymulujące (TSAb) są oligoklonalne, a więc wytwarzane przez kilka klonów limfocytów B, należą do podklasy IgG1 (4) i występują w surowicy w bardzo małych ilościach (5) co wskazuje, że zostały wytworzone we wczesnych okresach procesu autoimmunizacyjnego. U chorych występują też autoprzeciwciała, które wiążą się z receptorem ale go nie aktywują, natomiast uniemożliwiają związanie TSH. Są to autoprzeciwciała blokujące (TBAb), powodujące niedoczynność w chorobie Hashimoto. Te autoprzeciwciała są poliklonalne (6,7). W surowicy konkretnego chorego mogą występować zarówno autoprzeciwciała stymulujące jak i blokujące, a także neutralne, nie posiadające aktywności biologicznej.
Poziom autoprzeciwciał w surowicach chorych wyznacza się na podstawie siły z jaką hamują wiązanie znakowanego TSH do receptora. Dostępne komercyjnie testy są oparte na tej zasadzie i nie pozwalają na rozróżnienie autoprzeciwciał stymulujących od blokujących (8). Być może będą one zmodyfikowane przez zastąpienie znakowanego TSH przeciwciałem monoklonalnym (9), co w dalszym ciągu nie pozwoli jednak na rozróżnienie aktywności auto-przeciwciał. To rozróżnienie może dać zbadanie wpływu autoprzeciwciał na aktywność cyklazy adenylanowej w komórkach prezentujących receptor: wzrost poziomu cAMP wskaże na obecność przeciwciał stymulujących, natomiast brak zmian poziomu cAMP w obecności przeciwciał i TSH wskaże na obecność przeciwciał blokujących (10). Najnowsze podejście do badania przeciwciał antyreceptorowych przedstawia praca poglądowa prof. Bernarda Rees Smith i wsp. opublikowana w Thyroid (11).
Niskie stężenie autoprzeciwciał u chorych bardzo utrudnia dokładniejsze poznanie epitopów na cząsteczce re-ceptora rozpoznawanych przez te autoprzeciwciała i dokładniejsze zbadanie interakcji autoprzeciwciał z receptorem. W tym celu pomocne są przeciwciała monoklonalne. W wyniku immunizacji myszy różnymi preparatami błonowymi otrzymano cały szereg przeciwciał monoklonalnych. Wszystkie przeciwciała otrzymywane w początkowym okresie, do roku 1996 blokowały receptor. Dopiero zastosowanie do immunizacji zmodyfikowanych fibroblastów prezentujących zarówno TSHR jak i antygeny zgodności tkankowej klasy II, (12) pozwoliło na uzyskanie przeciwciał stymulujących. Następne przeciwciała stymulujące o wysokim powinowactwie i mianie uzyskano w kilku pracowniach przy zastosowaniu immunizacji genowej (13-16)
Największy postęp w tłumaczeniu procesu wiązania się autoprzeciwciał z receptorem przyniosły wyniki badań ludzkich przeciwciał monoklonalnych. W 2003 otrzymano ludzkie przeciwciało monoklonalne (M22) o aktywności stymulującej (17). Przeciwciało to pochodziło z namnożonych przy użyciu wirusa Epstein Barr limfocytów krwi obwodowej pacjenta z chorobą Gravesa-Basedowa. Techniką immunoenzymatyczną (ELISA) stwierdzono konkurencję M22 i autoprzeciwciał pacjentów w wiązaniu z receptorem TSH, przy czym dotyczyło to zarówno autoprzeciwciał o aktywności stymulującej jak i hamującej. Autoprzeciwciała od ponad 100 chorych hamowały wiązanie M22 z siłą, która korelowała z ich aktywnością w hamowaniu wiązania TSH, co sugerowało bliską relację rejonów receptora oddziałujących z autoprzeciwciałami, z M22 i z TSH. Wykonanie oznaczeń z dobrze scharakteryzowanym ludzkim monoklonalym przeciwciałem stymulującym, jakim jest M22 pozwoliło wyznaczyć stężenia autoprzeciwciał stymulujących u chorych na 50-500 ng/ml (0,33-3,3 nmol/L). Stężenie to jest porównywalne do stężenia TSH powodującego nadczynność tarczycy podobną do nadczynności chorych na chorobę Gravesa-Basedowa (18).
Ostatnio otrzymano również ludzkie przeciwciało monoklonalne o aktyw-ności blokera (5C9) (19). Hamowało ono zarówno wiązanie jak i stymulację komórek przez TSH, przez M22, przez surowice pacjentów i przez mysie antyreceptorowe przeciwciała monoklonalne. Tak jak w przypadku M22 konkurencja dotyczyła zarówno przeciwciał o aktywności stymulującej jak i blokującej. Wyniki te sugerowały podobieństwo epitopów rozpoznawanych przez różne autoprzeciwciała. W rzeczywistości jednak autoprzeciwciała od poszczególnych chorych cechuje znaczna zmienność. Na istnienie różnic, ale też i podobieństw, w epitopach wskazują między innymi wyniki doświadczeń z mutacjami. Po wprowadzeniu punktowych mutacji do cząsteczki TSHR aktywność stymulująca autoprzeciwciał pacjentów zmienia się w różny sposób. Ze zbadanych mutacji wyjątkiem była mutacja reszty R255 w receptorze, która uniemożliwiała wiązanie autoprzeciwciał stymulujących wszystkich chorych, nie wpływając na wiązanie TSH ani na wiązanie autoprzeciwciał blokujących. Tak więc do terapii pacjentów, u których nadczynność jest spowodowana obecnością autoprzeciwciał stymulujących należałoby wprowadzić czynnik specyficznie blokujący tą resztę (11).
Błonowy receptor TSH należy do dużej grupy receptorów współdziałających z regulatorowym białkiem G. Bardzo szczegółowy model TSHR opracowany z zastosowaniem najnowszych programów komputerowych zaproponowali Miguel i wsp. (ryc. 1A) (3). Model ten w znacznej mierze pokrywa się z wcześniejszymi modelami opartymi na analogiach budowy kolejnych części cząsteczki receptora z budową związków które zostały wykrystalizowane i których struktura została wyznaczona na podstawie dyfrakcji promieni X. Z 744 reszt aminokwasów budujących receptor, 397 reszt stanowi część pozakomórkową a pozostałe część transbłonową i cytoplazmatyczną receptora. W części pozakomórkowej wyróżnić można fragment N-końcowy, bogaty w cysteiny, który ma strukturę podobną do występującej w naskórkowym czynniku wzrostu (20), fragment bogaty w leucyny (LRD, reszty 58-277), którego struktura została zaproponowana na podstawie struktury inhibitora rybonukleazy (21), i fragment „zawiasowy”. Dwa pierwsze z tych fragmentów i część fragmentu „zawiasowego” tworzy podjednostkę A receptora. Mniej wiadomo o strukturze a również i o funkcji fragmentu „zawiasowego”. W wyniku posttranslacyjnego dojrzewania receptora część tego fragmentu obejmująca reszty aminokwasowe 313-371, nazwana Peptydem C uwalniana jest z receptora, w wyniku czego receptor przyjmuje formę dimeru (22).Ta modyfikacja nie obniża wiązania TSH i autoprzeciwciał przez receptor. Receptor zarówno w formie monomeru jak i dimeru stabilizowany jest przez mostki dwusiarczkowe 241-390 i 301-408. Ich redukcja powoduje uwolnienie podjednostki A receptora. Wykazano, że wolna podjednostka A wiąże autoprzeciwciała silniej niż cały receptor (23). Fragment pozakomórkowej części receptora przylegający do błony cechuje obecność jednej struktury beta i jednej helisy alfa.

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp tylko do jednego, POWYŻSZEGO artykułu w Czytelni Medycznej
(uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony)

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 19 zł za 7 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

 

 

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 49 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

Piśmiennictwo
1. Rapoport B, et al.: The thyrotropinhormone receptor: interaction with TSH and autoantibodies. Endocrine Reviews 1998;19:673--716.
2. Perret J, et al.: Stable expression of the human TSH receptor in stable CHO cells and characterization of differentially expressing clones. Biochim Biophys Res Commun 1990; 171:1044--1050.
3. Miguel RN, et al.: Analysis of the thyrotropin receptor-thyrotropin interaction by comparative modeling. Thyroid 2004; 14:991--1011.
4. Weetman AP, et al.: Thyroid stimulating antibody activity between different immunoglobulin G subclasses. J Clin Invest 1990; 86:723-727.
5. Chasenbalk GD, et al.: Engeneering the human thyrotropin receptor ectodomain from the nonsecreted form to the secreted, highly immunoreactive glikoprotein that neutralises autoantibidies in Graves´ patients sera. J Biol Chem 1997; 272:18959-18965.
6. Kraiem Z: The IgG subclass distributionof TSH receptor blocking antibodies In primary hypothyroidism Clin Endocrinol 1992; 37:135-140.
7. Maruyama M, et al.: Reactivity of thyrotropin receptor auoantibodies with the thyrotropin receptor on Western Blots. Thyroid. 2001; 11:211-219.
8. Meller J, et al.:. Disseminated thyroid autonomy of Graves´ disease: reevaluation by a second generation TSH receptor antibody assay. Thyroid 2000; 10:1073-1079.
9. Rees Smith B, et al.: A new assay for thyrotropin receptor autoantibodies . Thyroid 2004; 14:830-835.
10. Morgenthaler NG, et al.: Application of bioassay with CHO cells for the routine detection of stimulating and blocking autoantibodies to the TSH-receptor. Horm Metab Res 1998; 30:162-168.
11. Rees Smith B, Anders J, Furmaniak J: TSH receptor antibodies. Thyroid 2007; 17:923-938.
12. Shimojo N: Induction of Graves-like disease in mice by immunization with fibroblast transfected with the thyrotropin receptor and a class II molecule. Proc Natl Acad Sci USA 1996; 93:11074-11079.
13. Costagliola S, et al.: Genetic immunization against the human thyrotropin receptor causes thyroiditis and allowe production of monoclonal antibodies recognizing the native receptor. J Immunol 1998; 60:1458-1465.
14. Costagliola S: Generation of a mouse monoclonal TSH receptor antibody with stimulating activity. Biochim Biophys Res Commun 2002; 299:891-896.
15. Ando T, et al.: A monoclonal thyroid-stimulating antibody. J Clin Invest 2002; 110:1667-1674.
16. Schwarz-Lauer L, et al.: The cysteine- rich amino terminus if the thyrotropin receptor is the immunodominant linear antibody epitope in mice immunized using naked deoxynucleic acid or adenovirus vectors. Endocrinology 2003; 144:1718-1725.
17. Sanders J, et al.: Characteristics of a human monoclonal antibody to the thyrotropin receptor: sequence structure and function. Thyroid 2004; 14:560-570.
18. Nakatake N, et al.: Estimation of serum TSH receptor autoantibody concentration and affinity. Thyroid 2006; 16:1077-1084.
19. Sanders J, et al.: Characteristics of a monoclonal antibody to the thyrotropin receptor that acts as a powerful thyroid stimulating antibody antagonist. Thyroid 2005; 15:672-682.
20. Chen CR, et al.: A full biological response of autoantibodies in Graves´ disease requires a disulfide bondet loop in the thyrotropin receptor N terminus homologous to a laminin epidermal growth factor-like domain. J Biol Chem 2001; 276:14767-14772.
21. Kajava AV, Vassart G, Wodak SJ: Modeling of the three dimentional structure of proteins with the typical leucine rich repeats. Structure 1995; 3:867-877.
22. Adler G: Posttranslacyjne modyfikacje receptora tyreotropiny a choroby tarczycy. Endokrynologia Polska 2005; 56:72-77.
23. Chazenbalk GD, et al.: Thyroid-stimulating autoantibodies in Graves disease preferentially recognize the free A subunit, not the thyrotropin holoreceptor. J Clin Invest 2002; 110:209-217.
24. Moye WR, et al.: Model of glycoprotein hormone receptor ligand binding and signaling J Biol Chem 2004; 279:44442-44459.
25. Chazenbalk GD, et al.: Engineering the human thyrotropin receptor ectodomain from a non-secreted form to a secreted, highly immunoreactive glycoprotein that neutralizes autoantibodies in Graves´ patients´ sera. J Biol Chem 1997; 272:18959-18965.
26. Sanders J, et al.: Crystal structure of the TSH receptor in complex with thyroid-stimulating antibodies. Thyroid 2007; 17:395-410.
27. Fan QR, Hendrickson WA: Structure of human follicle stimulating hormone in complex with its receptor. Nature 2005; 433:269-277.
28. Jaschke H, et al.: A low molecular weight agonist signals by binding to the transmembrane domain of thyroid-stimulating hormone receptor (TSHR) and luteinizing hormone chorionic gonadotropin receptor (LHCGR). J Biol Chem 2006; 281:9841-9844.
29. Kleinau G, et al.: Contacts between extracellular loop two and transmembrane helix six determine basal activity of the thyroid-stimulating hormone receptor. J Biol Chem 2007; 282:518-525.
30. Titus S, et al.: Quantitative high-throughput screening using a live-cell cAMP assay identifies small-molecule agonists of the TSH receptor. J Biomolecular Screening 2008; 13:120-127.
otrzymano: 2008-03-25
zaakceptowano do druku: 2008-05-10

Adres do korespondencji:
*Grażyna Adler
Zakład Biochemii i Biologii Molekularnej Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego
ul. Marymoncka 99/103, 01-813 Warszawa
tel.: (0-22) 569-38-45
e-mail: grad@cmkp.edu.pl

Postępy Nauk Medycznych 5/2008
Strona internetowa czasopisma Postępy Nauk Medycznych