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Isoformspezifische Aktivitäten des Androgenrezeptors und seiner Spleißvarianten in Prostatakrebszellen

Kastrationsresistenter Prostatakrebs (CRPC) erfährt auch bei einer Androgendeprivationstherapie (ADT) anhaltend Wachstumsimpulse über Androgenrezeptor (AR)-Signale. Ferner werden im CRPC verkürzte, konstitutiv aktive Spleißvarianten des AR vermehrt exprimiert, denen die Ligandenbindungsdomäne fehlt. Sie sind als Basis eines potenziellen Mechanismus ins Blickfeld gerückt, der dem Tumor erlaubt, sich der ADT zu entziehen. Zwei der in klinischen Gewebeproben von fortgeschrittenem, metastasiertem Prostatakrebs am häufigsten aufgefundenen Varianten des AR sind AR-V7 und ARv567es. Bisher war allerdings nicht geklärt, ob die Varianten des AR ausschließlich als schwächere Vertreter für AR fungieren, oder ob von ihnen auch spezifische, vom AR abweichende isoformspezifische Aktivitäten ausgeübt werden.

Um die bei Aktivierung der AR, AR-V7 oder ARv567es resultierenden Gemeinsamkeiten und Unterschiede bezüglich Transkriptomik, Metabolomik und Lipidomik abgrenzen zu können, wurden in der Untersuchung LNCaP-Prostatakrebszelllinien mit induzierbarer AR-V7- oder ARv567es-Expression verwendet.

Generierung einer LNCaP-Zelllinie mit induzierbarer ARv567es-Expression

Für die Untersuchung der Fähigkeiten und nachgeschalteten Aktivitäten der ARv567es sowie dem Vergleich mit den AR und den AR-V7, wurde eine LNCaP-Zelllinie erzeugt, in der auf Zugabe von Doxycyclin (Dox) ARv567es-Protein exprimiert wird. Das Zellmodell sieht die Aktivierung der AR (unter Verwendung des synthetischen Androgens, R1881) oder der ARv567es (Dox) mit vergleichbarer Proteinexpression der AR und ARv567es vor.

Spezifische Zielgene der Varianten

Einerseits regulieren ARv567es und AR-V7 zahlreiche Gene auf ähnliche Weise wie der AR, doch andererseits gibt es eine Reihe spezifischer Gene zu deren Regulierung nur die Varianten befähigt sind. Sowohl ARv567es als auch AR-V7 induzieren EDN2, das für Endothelin 2 (Vasokonstriktor) kodiert. Ferner bewirken die Varianten die Induktion des Bindegewebswachstumsfaktors (an der Angiogenese und der Tumorgenese in der Prostata beteiligt).

Durch AR-Isoformen vermittelte metabolische Veränderungen

Die mit Doxocyclin induzierte Expression von ARv567es wie auch von AR-V7 bewirkte in LNCaP-Zellen eine Erhöhung der basalen Glykolyserate, vergleichbar der der AR mit gebundenem Androgenliganden (R1881).

Mit zielgerichteten Metabolomik-Analysen (Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie) wurden die Steady-State-Konzentrationen von Metaboliten wie Aminosäuren, Nukleotiden, CoA-Carnitinen, Fettsäuren, Aminozuckern und Citratzyklus (Trikarbonsäurezyklus, Krebszyklus)-Metaboliten in LNCaP-Kontrollzellen sowie Zellen mit aktivierten AR, AR-V7 oder ARv567es bewertet.

Mit AR-V7 wurde ein im Vergleich mit R1881-aktiviertem AR starkes Absinken des Citratspiegels registriert. Die Wirkung der ARv567es war deutlich weniger ausgeprägt als die der AR-V7.

ARv567es erhöhte den relativen Spiegel des Onkometaboliten Hydroxyglutarat am effektivsten. Weniger wirksam war der AR, und mit AR-V7 war der Anstieg eher bescheidenen.

ARv567es erhöhte den Xanthin-Spiegel deutlich stärker als AR-V7. Der AR hatte praktisch keinen Effekt.

Einzig ARv567es bewirkte im Vergleich mit den anderen Varianten eine erhebliche Zunahme des Steady-State-Spiegels von Cytosin als der Ausgangssubstanz für die Cytidinsynthese.

AR-Isoformen regulieren die Lipidzusammensetzung und den -metabolismus unterschiedlich

Die Spiegel einer Reihe von Lipiden werden durch alle drei Isoformen beeinflusst. Andererseits führen sowohl die ARv567es als auch der AR ausgeprägte isoformspezifische Veränderungen herbei. Die AR-V7 hat im Allgemeinen nur moderate Auswirkungen auf einzelne Lipide. Sie weist in mancherlei Hinsicht größere Ähnlichkeit mit dem AR, verschiedentlich aber auch mit der ARv567es auf.

❏ Die verkürzten Varianten des Androgenrezeptors sind befähigt ihre eigenen nachgelagerten Aktivitäten zu vermitteln, die sich von denen des Wildtyp-Androgenrezeptors unterscheiden.

❏ Einige Aktivitäten der Spleißvarianten sind isoformspezifisch.

Nagandla H, Robertson MJ, Putluri V, et al. 2021. Isoform-specific activities of androgen receptor and its splice variants in prostate cancer cells. Endocrinology 162: bqaa227.

Februar 2022 Red.
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