Είναι απαραίτητη για την άμεση ρύθμιση της δράσης των ανδρογόνων.Ανήκουν στην ομάδα υποδοχέων των στεροειδών,της βιταμίνης D,της θυροξίνης οι οποίοι όταν συνδέονται με τα κατάλληλα μόρια (με την διυδροτεστοστερόνη (DHT) ή την τεστοστερόνη (T) ) ρυθμίζουν την έκφραση ειδικών γονιδίων.

Οι AR εντοπίζονται στο κυτταρόπλασμα και στον πυρήνα του κυττάρου.Όταν συνδέονται με την DHT ή την T μεταβάλλεται η διαμόρφωσή τους. Η μεταβολή αυτή επιτρέπει στους AR να σχηματίσουν διμερή και να εισέλθουν στον πυρήνα.Μέσα στον πυρήνα τα διμερή των AR μπορούν να προσδεθούν σε συγκεκριμένες αλληλουχίες του DNA (HREs-Hormone Responsive Elements ή στην περίπτωση των AR AREs-Androgen Responsive Elements) και να ρυθμίσουν την μεταγραφή των ευαίσθητων στα ανδρογόνα γονιδίων (androgen responsive genes). Η μεταγραφή των γονιδίων αυτών οδηγεί στην παραγωγή ενός μεγάλου αριθμού πρωτεϊνών, οι οποίες περιλαμβάνουν πολλούς σημαντικούς αυξητικούς παράγοντες, όπως ο αυξητικός παράγων EGF και ο PDGF.

ΔΟΜΗ ΤΟΥ AR

Διακρίνουμε στο μόριο του AR τρεις κύριες πρωτεϊνικές περιοχές:Την περιοχή που ρυθμίζει την μεταγραφή των ευαίσθητων προς τα ανδρογόνα γονιδίων(Transcriptional Activation Domain-TAD) την περιοχή που συνδέεται με τα ανδρογόνα(Steroid Binding Domain-SBD) και η περιοχή που συνδέεται με το DNA (DNA Binding Domain-DNA)

ΠΕΡΙΟΧΗ TOΥ AR ΠΟΥ ΡΥΘΜΙΖΕΙ ΤΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ (TAD)

Αυτή η περιοχή βρίσκεται στο αμινοτελικό άκρο του μορίου του AR.Στον άνθρωπο η περιοχή αυτή του AR κωδικοποιείται από το 1ο και μεγαλύτερο γονίδιο του AR (AR gene) και επιτελεί έναν αποφασιστικό ρόλο στη ρύθμιση της μεταγραφής του γονιδίου στο οποίο προσδένεται ο AR.Η περιοχή αυτή μπορεί είτε να αυξάνει το ρυθμό της μεταγραφής ευαίσθητων στα ανδρογόνα γονίδια είτε να να αναστέλλει την έκφραση των γονιδίων αυτών.

Το 1ο εξώνιο,το οποίο κωδικοποιεί την TAD, χαρακτηρίζεται από έναν μεγάλο αριθμό διαδοχικών επαναλήψεων του κωδικονίου GGN,όπου Ν οποιοδήποτε νουκλεοτίδιο και από έναν μεγάλο αριθμό διαδοχικών επαναλήψεων του κωδικονίου CAG. Τα επαναλαμβανόμενα κωδικόνια GGN κωδικοποιούν τη σύνθεση 10-30 διαδοχικών αμινοξέων γλυκίνης,ενώ οι διαδοχικές επαναλήψεις κωδικονίων CAG κωδικοποιούν τη σύνθεση 11-31 διαδοχικών αμινοξέων γλουταμίνης.Αυτές οι 2 αλληλουχίες με μεταβλητό αριθμό διαδοχικών επαναλήψεων έχει ως αποτέλεσμα ο αριθμός των αμινοξέων της πολυπεπτιδικης αλυσίδας του AR να κυμαίνεται μεταξύ 910-919 αμινοξέα (συνήθως 917).

ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ AR ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΕΤΑΙ ΜΕ ΤΟ DNA (DBD)

Βρίσκεται στην κεντρική περιοχή της πολυπεπτιδικής αλυσίδας του AR και είναι πολύ πλούσια σε κυστεϊνη. Κωδικοποιείται από τα εξόνια 2 και 3 του γονιδίου του AR και διαθέτει μια τύπου 2 δομή zinc – finger (type – II zinc finger motif, δάκτυλα ψευδαργύρου). Η δομή αυτή επιτρέπει στα διμερή των AR να συνδεθουν με ειδικές αλληλουχίες του DNA, οι οποίες ονομάζονται HREs ή AREs και συνήθως βρίσκονται στο 5΄ άκρο των γονιδίων.

Η τύπου 2 δομή zing-finger που διαθέτει κάθε DBD αποτελείται από 2 υποπεριοχές κάθε μια από τις οποίες αποτελείται από ένα δάχτυλο ψευδαργύρου.Kάθε δάχτυλο ψευδαργύρου αποτελείται από 2 μόρια κυστεϊνης(C) και 2 μόρια ιστιδίνης(Η) τα οποία περιβάλλουν ένα μόριο ψευδαργύρου(Ζn) και έχει δομή α-έλικας.Καθένας από τους 2 υποδοχείς ανδρογόνων που σχηματίζουν ένα διμερές αναγνωρίζει μια ειδική αλληλουχία 6 ζευγών βάσεων.Η αναγνώριση της αλληλουχίας αυτής επιτυγχάνεται μέσα από την ειδική επαφή της α-έλικας με την μείζονα αύλακα του DNA.Η πρόσδεση του AR στο ARE προκαλεί μια στρέβλωση του DNA.H στρέβλωση αυτή λειτουργεί ως ορόσημο για την συνάθροιση στο DNA ρυθμιστικών πρωτεϊνών, γενικών μεταγραφικών παραγόντων καθώς και RNA πολυμεράσης. Κατ’ αυτόν τον τρόπο δημιουργείται ένα πλήρες σύμπλοκο έναρξης της μεταγραφής, το οποίο αυξάνει το ρυθμό της μεταγραφής του συγκεκριμένου γονιδίου.

ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ AR ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΕΤΑΙ ΜΕ ΤΑ ΑΝΔΡΟΓΟΝΑ (SBD)

Βρίσκεται στο καρβοξυτελικό άκρο της πρωτεϊνης και κωδικοποιείται από τα εξώνια 4-8 του γονιδίου του AR.Φυσιολογικά η SBD μπορεί να συνδεθεί τόσο με την τεστοστερόνη όσο και με την διυδροτεστοστερόνη.Η συγγένεια της Τ προς τον υποδοχέα είναι 2-10 φορές μικρότερη(της τάξης kD 2-12 nM) από τη συγγένεια της DHT (kD 0,5-1,7 nM).Η σύνδεση της SBD με την ορμόνη προκαλεί την απελευθέρωση heat-shock πρωτεϊνων και πιο συγκεκριμένα hsp90.Αν και δεν είναι γνωστός ο ακριβής τρόπος δράσης της hsp90,έχει διαπιστωθεί ότι αυτή προκαλεί μια αλλαγή στη διαμόρφωση του AR,εκθέτοντας στην επιφάνεια του την DBD (περιοχή του AR που συνδέεται με το DNA) καθώς και μια περιοχή πλούσια σε λυσίνη,η οποία συνδέει την DBD με την SBD.Οι αλλαγές αυτές στη διαμόρφωση του AR, του δίνουν τη δυνατότητα να δημιουργήσει διμερή που θα συνδεθούν με τα ΑREs των ευαίσθητων στα ανδρογόνα γονιδίων.

Από την κλωνοποίηση του cDNA (συμπληρωματικό DNA του m-RNA μιας πρωτεϊνης) της Επιδιδυμίδας του Αρουραίου και του ανθρώπου διαπιστώθηκε ότι τα τμήματα του υποδοχέα που συνδέονται με την ορμόνη και το DNA είναι όμοια στα 2 είδη(περιοχές SBD και DBD),ενώ τα αμινοτελικά τμήματα (περιοχή TAD) είναι ομόλογα κατά 77%.Η περιοχή TAD αποτελεί την περιοχή του AR που εμφάνισε τις περισσότερες μεταβολές κατά τη διάρκεια της εξέλιξης και γι’αυτό εμφανίζει μεγάλες διαφορές με τα διάφορα μέλη της οικογένειας των υποδοχέων των στεροειδών.Αντίθετα οι περιοχές DBD (κυρίως) και SBD κατά τη διάρκεια της εξέλιξης έχουν υποστεί λίγες μεταβολές και γι’αυτό παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες με αντίστοιχες περιοχές άλλων υποδοχέων.

ΓΟΝΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑR

Το γονίδιο του AR έχει μήκος πάνω από 90 kb (kilobases) και έχει εντοπιστεί στην περιοχή q11- 12 ανθρώπινου Χ χρωμοσώματος. Αποτελείται από 8 εξόνια.

Ο υποκινητής του γονιδίου του AR δεν εμφανίζει κουτιά CCAAT και TATA (CCAAT και TATA boxes) αλλά διαθέτει ένα κουτί GC (GC box) καθώς και μια περιοχή όπου κυριαρχούν πουρίνες (homopurine box).Το κουτί GC εμπεριέχει μια θέση σύνδεσης για την πρωτεϊνη SP1.Επίσης στο γονίδιο του AR έχουν εντοπιστεί 2 θέσεις έναρξης της μεταγραφής:TIS I και TIS II(transcriptional initation sites),οι οποίες καταλαμβάνουν μια περιοχή 13 bp (ζεύγη βάσεων) και βρίσκονται 1127bp και 1116bp αντίστοιχα ανοδικά του σημείου έναρξης της μετάφρασης. Έχει βρεθεί ότι η σύνδεση της πρωτεϊνης SP1 στο κουτι GC οδηγεί σε έναρξη της μεταγραφής από τη θέση TIS IΙ. Από μελέτες,όμως,που έχουν γίνει σε διάφορους ιστούς έχει βρεθεί ότι η σύνθεση του m-RNA, το οποίο είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση του AR, ξεκινάει από το TIS I.

Στο 5΄ άκρο του γονιδίου του AR εντοπίζονται θέσεις σύνδεσης στις οποίες θα προσδεθούν κάποιοι μεταγραφικοί παράγοντες.Συγκεκριμένα στο 5΄άκρο του γονιδίου του AR υπάρχουν:μια θέση σύνδεσης για την τετραχλωροδιβένζολοδιοξινη (tetrachlorodibenzo-p-dioxin response Elements-TCDDRE), 3 θέσεις πρόσδεσης για την ιντερλευκίνη-6(Interleykin-6 Response Element-IL6RE), 2 θέσεις σύνδεσης για το σύμπλεγμα του ρετινοϊκου οξέος με τον υποδοχέα του(Retinoic Acid Response Elements-RARE), μια θέση πρόσδεσης για την ρυθμιστική πρωτεϊνη AP1, μια θέση για το μεταγραφικό παράγοντα NF1 και τέλος μια θέση για σύνδεση του c AMP (c AMP Response Elements-CRE).

Από τη μεταγραφή του γονιδίου του AR,όπως διαπιστώθηκε με ανάλυση κατά Nothern που έγινε σε κύτταρα στα οποία εκφράζονται οι AR,προκύπτουν 2 διαφορετικά μόρια m-RNA :ένα κύριο που κωδικοποιεί τη σύνθεση της πρωτεϊνης του AR και ένα δευτερεύον μικρότερο μόριο m-RNA o ρόλος του οποίου είναι άγνωστος.Το κύριο m-RNA έχει μήκος 10,6kb,με πλαίσιο ανάγνωσης 2,75kb.Ανοδικά και καθοδικά από το πλαίσιο ανάγνωσης υπάρχουν περιοχές οι οποίες δεν μεταφράζονται.Η 5΄ αμετάφραστη περιοχή (μήκους 1,1kb) παίζει ρόλο στην έναρξη της μετάφρασης του m-RNA.Από την μετάφραση του m-RNA θα προκύψει ο AR που είναι μια πρωτεϊνη με μάζα 110-114kDa και περιλαμβάνει περίπου 917 αμινοξέα.

Οι μεταλλάξεις στο γονίδιο του υποδοχέα προκαλούν τα σύνδρομα έλλειψης ευαισθησίας στα ανδρογόνα που παρατηρούνται στον άνθρωπο και τον αρουραίο.Στον άνθρωπο,στους ασθενείς που πάσχουν από έλλειψη ευαισθησίας είναι δυνατόν είτε να μην συμβαίνει καθόλου σύνδεση του AR με την Τ ή την DHT, είτε η σύνδεση να λαμβάνει χώρα αλλά να γίνεται σε πολύ ελαττωμένα επίπεδα. Τέλος υπάρχει η περίπτωση η σύνδεση μεταξύ του AR και των ορμονών να επιτελείται σε φυσιολογικά επίπεδα αλλά η σύνδεση αυτή να παρουσιάζει ποιοτικές ανωμαλίες που οδηγούν σε πρόωρο διαχωρισμο των ανδρογόνων από τον υποδοχέα τους.Η έλλειψη ευαισθησίας στα ανδρογόνα στον άνθρωπο χαρακτηρίζεται από ένα ευρύ φάσμα φαινοτύπων.

ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΟΠΟΥ ΕΝΤΟΠΙΖΕΤΑΙ AR:

Στους πυρήνες των κυτταρων των αναπαραγωγικών ιστών (πρόσθιο λοβό του προστάτη,σπερματοδόχους κύστεις, όρχεις, επιδιδυμίδα) αλλά και στα κύτταρα του υπογνάθιου αδένα,της υπόφυσης,του εγκεφάλου (προοπτική περιοχή υποθαλάμου), τα επινεφρίδια,τους αδένες του δέρματος,το μυϊκό ιστό.

ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΤΟΥ AR

Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν βιοχημικές μέθοδοι και τεχνικές αυτό ραδιογραφίας.Αλλά αυτές παρουσίαζαν πολλα μειονεκτήματα.Δεν εξασφάλιζαν την απαραίτητη λεπτή διάκριση της κυτταρικής από την υποκυτταρική κατανομή των υποδοχέων στον εξεταζόμενο ιστό(βιοχημική μέθοδος).Αντίθετα με την αυτοραδιογραφία επιτυγχάνεται η ακριβής εντόπιση των υποδοχέων αλλά απαιτούνται μακρά χρονικά διαστήματα έκθεσης και η χρήση των ραδιοϊσοτόπων περιορίζει την εφαρμογή της.

Σήμερα χρησιμοποιούνται ευρέως οι μέθοδοι ανοσοκυτταροχημείας η οποία επιτρέπει την εντόπιση και την παρατήρηση του υποδοχέα σε κυτταρικό επίπεδο,μετά από σχετικά γρήγορη και εύκολη επεξεργασία των ιστών.

1. Πειραματική Εμβρυολογία,Ρωξάνη Αγγελοπούλου
2. Montgomery JS,Price DK,Figg WD.The androgen receptor gene and its influence on the development and progression of prostate cancer,J Pathol. 2001 Sep;138-146
3. Banerjee PP,Banerjee S,Brown TR. Increased androgen receptor expression correlates with development of age-dependent,lobe-specific spontaneous hyperplasia of the brown Norway rat,Endocrinology.2001 Sep;142(9):4066-75
4. Avilla DM,Zoppi S,McPhaul MJ.The androgen receptor in syndromew of androgen insensitivity syndrome

Εργασία που παρουσιάστηκε από το φοιτητή Ιατρικής Ντόσκα Θεόδωρο, με ΑΜ 200100164
στα πλαίσια του κατ'επιλογήν μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας
Υπεύθυνη μαθήματος : Ρωξάνη Αγγελοπούλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια
Εργαστήριο Ιστολογίας και Εμβρυολογίας
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να ανατρέξετε στον ιστότοπο του μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας: http://www.med.uoa.gr/expembr/
Τελευταία αναθεώρηση : 1/7/2006