α) Σχέση γονιδίου FtzF1 (SF1) και πρωτεΐνης SF1

Κατά τη διάρκεια της πολύπλοκης και εν μέρει αδιευκρίνιστης διαδικασίας που αφορά στη διαφοροποίηση του φύλου στα θηλαστικά και δη στον άνθρωπο, ένα γονίδιο φαίνεται να διαδραματίζει σημαντικότατο ρόλο. Το γονίδιο αυτό παίρνει την ονομασία FtzF1 ή αλλιώς SF1 γονίδιο (SF1 gene). Η πρώτη ονομασία δεν είναι τυχαία, γιατί η αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο θεωρούμενο τμήμα DNA του γονιδίου FtzF1 ή SF1 είναι η ίδια αλληλουχία με τον αντίστοιχο παράγοντα που μεταγράφεται στη Drosophila και έχει την κωδική ονομασία Fushi Tarazu. Το συγκεκριμένο γονίδιο, που εντοπίζεται στον άνθρωπο στο ένατο αυτοσωμικό χρωμόσωμα και μάλιστα στην ταινία q33 του παραπάνω χρωμοσώματος, είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση δύο πρωτεϊνών, του παράγοντα SF1(ή ορφανός πυρηνικός υποδοχέας) και της πρωτεΐνης ELP (Embryonal Long terminal repeat Protein). Οι δύο αυτές πρωτεΐνες είναι ισομορφές, που μεταγράφονται από το ίδιο γονίδιο, αλλά χρησιμοποιούν διαφορετικό υποκινητή και διαφορετικές θέσεις επανασύνδεσης (splicing). Η πρωτεΐνη ELP πρόσφατα απομονώθηκε από εμβρυϊκά καρκινικά κύτταρα. Οι δομές του cDNA τόσο της πρωτεΐνης όσο και εκείνης της ELP είναι πανομοιότυπες για 1017 ζευγάρια βάσεων, αλλά αποκλίνουν στα 5΄και 3΄ άκρα τους. Μάλιστα ο ένας κλώνος περιέχει συγκεκριμένες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων, που ανήκουν τόσο στην SF1 όσο και στην ELP πρωτεΐνη, γεγονός που επιβεβαιώνει την καταγωγή του από ένα και μοναδικό γονίδιο.

Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει ο τρόπος μεταγραφής της πρωτεΐνης SF1 από το αντίστοιχο γονίδιο. Σε πειραματόζωα αρουραίων βρέθηκε ένα τμήμα DNA που καλείται κουτί Ε ( Ε box) στο σημείο εκείνο που μεταγράφεται, στην κοντινή περιοχή του 5΄ τμήματος του γονιδίου SF1. Επίσης βρέθηκε ότι μεταγράφεται ένα τμήμα ειδικό μόνο για τα στεροειδογενή κύτταρα στο πρώτο ιντρόνιο του γονιδίου. Επομένως, δύο στοιχεία είναι απαραίτητα για την πλήρη μεταγραφική δραστηριότητα του γονιδίου SF1. Η δομή της χρωματίνης στα εσόνια και το κουτί Ε πρέπει να είναι ανοιχτή. Αυτό παρατηρήθηκε στους επινεφριδικούς αδένες και στα κύτταρα Υ – 1. Στο ήπαρ, βέβαια οι δύο αντίστοιχες δομές είναι «κλειστές», οπότε δεν λειτουργούν και δεν εκφράζονται.

Είναι φανερό ότι τα πειράματα αυτά στους αρουραίους καταδεικνύουν ότι το ομόλογο γονίδιο mftz – f1 ελέγχεται από αυτορυθμιζόμενους παράγοντες στους στεροειδογενείς ιστούς. Ο μηχανισμός αυτορρύθμισης φαίνεται να είναι απαραίτητος για να διατηρηθεί ενεργό το γονίδιο ftz – f1 στον αρουραίο και πιθανότατα και το γονίδιο Ftz – F1 στον άνθρωπο, με αποτέλεσμα η διαδικασία διαφοροποίησης των ιστών να καθίσταται δυνατή.

β) Ρόλος του γονιδίου SF1

Το γονίδιο SF1 ρυθμίζει την έκφραση τριών ενζύμων, που θεωρούνται απαραίτητα για τη βιοσύνθεση των κορτικοστεροειδών :

1. του ενζύμου που είναι υπεύθυνο για την πλαïνή αλυσίδα της χοληστερόλης
2. της στεροειδικής 21 – υδροξυλάσης
3. της στεροειδικής 11 βήτα –υδροξυλάσης που είναι το ισοένζυμο για τη σύνθεση της αλδοστερόνης.

Η πρωτεΐνη SF1 αλληλεπιδρά με συγγενικούς υποκινητές από τα παραπάνω στεροειδογενή ένζυμα. Η SF1 μάλιστα συνδέεται με έξι ρυθμιστικούς στεροειδογενής παράγοντες. Το γεγονός αυτό υποστηρίζει ένα μοντέλο που θέλει μία στεροειδογενή πρωτεΐνη ειδική για κάθε κύτταρο, να συνδέεται με υποκινητές από τα τρία παραπάνω ένζυμα έτσι, ώστε να ρυθμίσει την κοινή τους έκφραση. Η αναγνωριστική αλληλουχία της SF1 μοιάζει αρκετά με τις αλληλουχίες όλων των ορμονικών πυρηνικών υποδοχέων. Είναι επομένως πολύ πιθανό ότι η SF1 πρωτεΐνη ανήκει σε αυτήν την υπεροικογένεια.

Όπως έγινε αντιληπτό, η ρύθμιση της έκφρασης τριών ενζύμων που θεωρούνται αναγκαία για τη βιοσύνθεση των κορτικοστεροειδών, με τη βοήθεια της πρωτεΐνης SF1, αποδεικνύει τη σπουδαιότητά της στη ρύθμιση της στεροειδογενετικής δραστηριότητας και της ανάπτυξης των γονάδων. Σε ορισμένα θηλαστικά μάλιστα, ο παράγοντας SF1 εκφράζεται την όγδοη με ένατη ημέρα της εμβρυϊκής ανάπτυξης μέσα στο γοναδικό βλάστημα.

Οι μεταγραφικοί παράγοντες της πρωτεΐνης SF1 δεσπόζουν τοπογραφικά στα κύτταρα Sertoli και Leudig στους όρχεις.

Άρα λοιπόν, είναι συντελεστές μείζονος σημασίας για την ανάπτυξη των κυττάρων Leudig, όπως και για την ανάπτυξη των κυττάρων Sertoli των ορχικών σπερματοφόρων σωληναρίων. Τα παραπάνω κύτταρα είναι απαραίτητα για την έκκριση της τεστοστερόνης, ορμόνης με ζωτική σημασία για την ανάπτυξη των δευτερευόντων χαρακτηριστικών του φύλου στον άντρα (φωνή, τριχοφυΐα και μέγεθος λεκάνης), όπως και για τη σπερματογένεση.

Τα παραπάνω συμπεράσματα έχουν επιβεβαιωθεί από πλήθος πειραμάτων.

Ένα από αυτά που έγιναν σε ποντίκια στους οποίους απουσίαζε ο ορφανικός πυρηνικός υποδοχέας SF1 κατέδειξε ότι τα ποντίκια αυτά εμφάνιζαν ένα σύνθετο ενδοκρινικό φαινότυπο που περιελάμβανε επινεφριδική και γοναδική αγενεσία και εξασθενημένη έκφραση του βλεννογόνου αδένα της γοναδοτροπίνης. Επιπλέον τα ποντίκια αυτά δεν μπόρεσαν να αναπτύξουν φυσιολογικά δευτερεύοντα χαρακτηριστικά του φύλου τους.

Ο μεταγραφικός παράγοντας SF1 βρίσκεται επίσης και στην ώριμη ωοθήκη, όπου και εκφράζεται σε ενδιάμεσους αδένες και σε κοκκιώδη κύτταρα της θήκης του ωοθυλακίου. Στα ποντίκια λοιπόν, όπου ο παράγοντας SF1 απουσίαζε, εμφανίστηκαν υποπλασμένοι όρχεις και ωοθήκες καθόσον τα επίπεδα της ωχρινοτρόπου (LH) και της θυλακιοτρόπου (FSH) ορμόνης ήταν αμελητέα.

Η γοναδική αγενεσία στα ποντίκια που έχει ως αποτέλεσμα την απουσία ορμονών του φύλου (LH και FSH) οδηγούν στην ανάπτυξη θήλεως φαινοτύπου με διατήρηση των πόρων του Muller ανεξάρτητα από το φύλο. Στη δωδέκατη όμως ημέρα της εμβρυϊκής ανάπτυξης τα κύτταρα των γεννητικών τους ακρολοφιών αποπίπτουν.

Γίνεται, άρα, κατανοητό ότι η πρωτεΐνη SF1 όταν απουσιάζει ή όταν δεν εκφράζεται το γονίδιο SF1 που την παράγει συνεπάγεται την εκδήλωση γοναδικής και επινεφριδικής ανεπάρκειας στο άτομο, που έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη θήλεως φαινοτύπου.

1. Taketo M, Parker KL, Howard TA, Tsukiyama T, Wong M, Niwa O, Morton CC, Miron PM, Seldin MF Homologs of Drosophila Fushi- Tarazu factor 1 map to mouse chromosome 2 and human chromosome 9q33. Genomics 1995 Jan 20;25(2):565-7
2. Zhao L, Bakke M, Krimkevich Y, Cushman LJ, Parlow AF, Camper SA, Parker KL Steroidogenic factor 1 (SF1) is essential for pituitary gonadotrope function. Department of Internal Medicine, University of Texas Southwetern Medical Center, Dallas, USA
3. Luo X, Ikeda Y, Schlosser DA, Parker KL Steroidogenic factor 1 is the essential trascript of the mouse Ftz-F1 gene . Dep. Of Biochemistry, Duke University Medical Center, Durham , North Carolina, USA
4. Mice deficient in the orphan receptor steroidogenic factor 1 lack adrenal glands and gonads but express P450 side-chain-cleavage enzyme in the placenta and have normal embryonic serum levels of corticosteroids. Sadovsky Y, Crawford PA, Woodson KG, Polish JA, Clements MA, Tourtellotte LM, Simburger K, Milbrandt J. Depart. of Pathology, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO, USA
5. Tsukiyama T, Ueda H, Hirose S, Niwa O Embryonal long terminal repeat-binding protein is a murine homolog of FTZ-F1, a member of the steroid receptor superfamily. Dep. Of Pathology, Hiroshima University , Japan
6. Lala,1992, Ikeda,1993 ,Taketo,1995, Nomura,1996, Yu,1998 Vertebrate Ftz-f1 homologs regulate steroidogenesis. The interactive Fly Copyright:1995,1996 Thomas B. Brody, Ph. D.

Βιβλιογραφία εικόνων για τις 3 προηγούμενες ενότητες

1. Εικόνες καμπομελικής δυσπλασίας (3 από 5). Πηγή: JAMA (Journals of the American Medical Association).http://jama.ama-assn.org SEARCH:campomelic. Archives of Pediatrics and Adolescent medicine Volume:154, page:747. Pathological Case of the Month. July 2000. Shohreh Iravani, MD;Diane Debich-Spicer, BS; Enid Gilbert- Barness, MD Dep. of Pathology, University of South Florida, Tampa (Dr Iravani and Ms Debich- Spicer),Dep. of Pathology, Tampa General Hospital, University of South Florida, Davis Island ( Dr Gilbert- Barness)
2. Εικόνες όγκου του Wilms (2 από 2). Πηγή:JAMA http://jama.ama-assn.org SEARCH : wilms. Archives of Pediatrics and Adolescent Medicine. Volume:152, Page:705. Radiological case of the Month. July 1998. Glenn G. Gray, MD; John B Amodio, MD, Beverly P. Wood, MD. Dep. of Radiology, Lenox Hill Hospital, New York, NY(Drs Gray and Amodio); and the Dep. of Radiology, Children’s Hospital, Los Angeles, Los Angeles, Calif (Dr Wood)
3. Εικόνες Ανιριδίας (2 από 2). Πηγή:JAMA.http://jama.ama-assn.org SEARCH: aniridia. Archives of Pediatrics and Adolescent Medicine Volume:154, Page:525 Picture of the Month, May 2000, Richard W. Hartmann Jr, MD, Walter W. Tunessen Jr, MD, From the Family Practice Residency Programm, Halifax Medical Center, Daytona Beach, Fla (Dr Hartmann) and the American Board of Pediatrics, Chaper Hill, NC( Dr Tunessen)
4. Εικόνες καμπομελικής δυσπλασίας. Πηγή:Google( http://www.google.com) SEARCH: campomelic. http://medgen.genetics.utah.edu/photographs/pages/campomelic-dysplasia.htm. campomelic dysplasia.1-small.jpg. Radiograph of lower limbs of an infant with campomelic dysplasia. Note the bilateral angulated femur and tibia.

Εργασία που παρουσιάστηκε από το φοιτητή Σκλαβούνο Παναγιώτη, με ΑΜ 200000226
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