Receptor progesteronu (PR)

Aspekty regulacji aktywności receptora progesteronu (PR) —
znaczenie w progresji raka gruczołu piersiowego
Dominika Piasecka
1
Andrzej C. Składanowski1
Radzisław Kordek2
Hanna M. Romańska2,
Rafał Sądej1,
Zakład Enzymologii Molekularnej, Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii UG i GUMed, Gdański Uniwersytet Medyczny, Gdańsk
2
Zakład Patologii, Uniwersytet Medyczny w
Łodzi
1
Hanna
Romańska,
Zakład
Patologii,
Uniwersytet Medyczny w Łodzi, ul.
Pomorska 251, 92-213 Łódź, e-mail: hanna.
[email protected]; Rafał Sądej,
Zakład Enzymologii Molekularnej, Gdański
Uniwersytet Medyczny, ul. Dębinki 1, 80-210
Gdańsk; e-mail: [email protected]

Artykuł otrzymano 6 maja 2015 r.
Artykuł zaakceptowano 25 czerwca 2015 r.
Słowa kluczowe: receptor progesteronu, rak
gruczołu piersiowego, progresja nowotworu,
sygnalizacja komórkowa
Wykaz skrótów: BCa (ang. breast carcinoma)
—rak gruczołu piersiowego; EGFR (ang. epidermal growth factor receptor) — receptor naskórowych czynników wzrostu; FGFR (ang.
fibroblast growth factor receptor) — receptor
czynników wzrostu fibroblastów; GFR (ang.
growth factor receptor) — receptory czynników
wzrostu; HRG — hereguliny; IGFR (ang. insulin-like growth factor receptor) — receptor dla
insulinopodobnych czynników wzrostu; MPA
(ang. medroxyprogesterone acetate) — octan medroksyprogesteronu; Pg (ang. progesterone) —
progesteron; PR (ang. progesterone receptor) —
receptor progesteronu
STRESZCZENIE
R
eceptor progesteronu (PR) wraz z jego swoistym ligandem odgrywają kluczową rolę
w prawidłowym rozwoju i funkcji gruczołu piersiowego. Z drugiej strony udział PR
w inicjacji i progresji raka gruczołu piersiowego jest bezsprzeczny, choć molekularny
mechanizm aktywności PR w tych procesach jest złożony i nie do końca poznany. Wiadomo, że wyższe ryzyko zachorowania na raka piersi mają kobiety stosujące oparte o
progestyny (syntetyczne ligandy progesteronu) antykoncepcję hormonalną lub w okresie
menopauzy hormonalną terapię zastępczą. Szacuje się, że nowotwory ER+/PR+ stanowią ok. 50–70% przypadków raka piersi, zaś utrata syntezy PR wiąże się z opornością
na terapię hormonalną i zwiększoną inwazyjnością guza. Klasyczna, genomowa ścieżka
sygnalizacyjna zakłada, że cytoplazmatyczny PR po związaniu liganda ulega translokacji
do jądra komórkowego i reguluje ekspresję genów posiadających sekwencje PRE. Należy podkreślić istnienie całego szeregu alternatywnych kaskad sygnalizacyjnych z udziałem PR. Receptor progesteronu może aktywować szlaki MAPK i PI3K/AKT, co prowadzi
m.in. do regulacji transkrypcji genów nie związanych bezpośrednio z progesteronem. PR
wchodzi również we wzajemne interakcje z receptorami dla czynników wzrostu (GFR).
Powoduje to zarówno niezależną od progesteronu aktywację PR jak i regulację przez PR
produkcji i funkcji GFR. Obecność czynników wzrostu prowadzi również do pojawienia
się w komórce „hiperczułego” receptora, który odpowiada nawet na bardzo niskie stężenia liganda. Istotna dla progresji raka gruczołu piersiowego jest nie tylko związana z
transkrypcją rola PR, ale również jego dynamiczny wpływ na procesy takie jak migracja
i adhezja. Dogłębne poznanie i zbadanie stosunkowo skomplikowanych mechanizmów
funkcjonowania PR może okazać się przydatne we wprowadzeniu potencjalnej interwencji terapeutycznej dla chorych na raka piersi nakierowanej na opisany receptor.
WPROWADZENIE
Progesteron (Pg) to hormon sterydowy pełniący w organizmie człowieka
funkcje zarówno na poziomie ogólnoustrojowym jak i lokalnym. W przypadku działania ogólnoustrojowego, Pg odpowiedzialny jest za regulację
temperatury ciała, stymulację oddychania, normalizację poziomu glukozy
we krwi czy też działanie antyandrogenne [1-4]. Jego kluczowym zadaniem
jest jednak kontrola funkcji reprodukcyjnych mających na celu podtrzymanie
ciąży, między innymi poprzez ułatwianie zagnieżdżania zarodka, działanie
placentotropowe oraz immunosupresyjne blokujące „pro-poronną” aktywność odpowiedzi komórkowej [5]. Progesteron jest również niezbędny dla
prawidłowego rozwoju gruczołu piersiowego tj. tworzenia funkcjonalnych
pęcherzyków i struktur wyższego rzędu — zrazików, a w czasie ciąży indukcji dojrzewania komórek sekrecyjnych pęcherzyków wydzielniczych [6-8].
Receptor progesteronu (PR, ang. progesterone receptor) u człowieka kodowany jest przez pojedynczy gen (znajdujący się na długim ramieniu jedenastego chromosomu, 11q22.1) posiadający trzy różne miejsca promotorowe.
Zgodnie z tym zidentyfikowano trzy powstające na drodze alternatywnej
transkrypcji izoformy receptora progesteronu: PR-A (ok. 94 kDa), PR-B (ok.
118 kDa) oraz PR-C (ok. 60 kDa) [9]. Pomimo dużego podobieństwa budowy
są one funkcjonalnie odmiennymi czynnikami transkrypcyjnymi, często pełniącymi przeciwstawne funkcje. Wykazano, że PR-B odgrywa kluczową rolę
w formowaniu zrazików gruczołu piersiowego, natomiast PR-A niezbędny
jest do prawidłowego rozwoju macicy u myszy [7,10]. Uważa się, że PR-A z
reguły hamuje, a PR-B aktywuje ekspresję genów zależnych od progesteronu. Z kolei izoforma PR-C znosi działanie PR-B [11]. Zaobserwowano również różnice w komórkowej lokalizacji izoform: PR-A występuje głównie w
jądrze, natomiast PR-B w jądrze i cytoplazmie. W gruczole piersiowym występują tylko dwie izoformy receptora tj. PR-A i PR-B, a stosunek ekspresji
ich genów w przybliżeniu wynosi 1:1 [10]. Relacja ta ulega zaburzeniu w
stanach patologicznych.
198www.postepybiochemii.pl
PR W RAKU GRUCZOŁU PIERSIOWEGO
Estrogen i progesteron oraz ich receptory jądrowe zaangażowane są w rozwój i prawidłowe funkcjonowanie
gruczołu piersiowego. W zdrowym gruczole, pomimo że
komórki ER+/PR+ stanowią jedynie 10–20% populacji komórek epitelialnych, to właśnie one odpowiedzialne są za
proliferację prowadzącą do rozrostu gruczołu w okresie
dojrzewania i laktacji [6-8]. Komórki PR+ w odpowiedzi
na działanie progesteronu produkują czynniki mitogenne (Wnt1, RANKL), które parakrynnie wpływają na komórki pozbawione receptorów hormonów sterydowych.
Co ciekawe w raku gruczołu piersiowego zależnym od
hormonu aż ok. 70% komórek eksprymuje ER, z czego
50% populacji stanowią komórki PR-dodatnie [12]. Efektem dominującym, promującym progresję we wczesnym
stadium choroby, jest jednak sygnalizacja autokrynna
[13]. W trakcie rozwoju choroby, komórki nowotworowe
osiągają status hormono-niezależny (nie potrzebują hormonów do wzrostu i nie odpowiadają na terapie hormonalne) lub tracą receptory hormonów sterydowych (ER–/
PR–). Poprzedzone jest to hiperaktywacją receptora progesteronu, szybkimi efektami jego działalności i powstawaniem wysoce „czułych” form PR. Nie odpowiadają już
one na działanie progesteronu, a stają się zależne od receptorów dla czynników wzrostu. Pula hiperaktywnego
PR w komórce jest stosunkowo niska i przez to często,
ze względu na zbyt niską czułość metod detekcji, może
być pomijana w trakcie oceny histologicznej [14]. Wydaje
się jednak, że aktywność właśnie takich form receptora
progesteronu jest kluczowa dla wczesnej progresji raka
gruczołu piersiowego (BCa, ang. breast carcionoma). Prowadzi ona bowiem do konstytutywnej aktywacji ścieżek
sygnalizacyjnych odpowiedzialnych za proliferację, migrację, ucieczkę od apoptozy, transaktywację GFR, a także umożliwia nabycie oporności na terapie hormonalne.
Ostateczny los PR, tj. degradacja, regulowany jest przez
receptory dla czynników wzrostu i prowadzi do powstania fenotypu komórkowego PR-, będącego doskonałym
markerem klinicznym charakterystycznej dla fenotypu
inwazyjnego BCa zwiększonej aktywności receptorów
czynników wzrostu.
Ekspresja genu receptora progesteronu uznawana za
marker funkcjonalnego szklaku aktywowanego przez ER,
stanowi ważny czynnik predykcyjny w przypadkach nowotworów gruczołu piersiowego. Nowotwory ER+/PR+
stanowią 50–70% wszystkich przypadków BCa, a odpowiedź na terapie hormonalne jest ściśle związana z ilością
obu receptorów w komórkach rakowych. Jak udokumentowano, na leczenie hormonalne o wiele wydajniej odpowiadają komórki posiadające oba receptory niż tylko
sam ER [15]. Utrata PR związana jest również z krótszym
czasem przeżycia wolnym od choroby oraz krótszym czasem przeżycia całkowitego [16]. Status receptorów ER i
PR nie jest stały i zmienia się w przebiegu choroby wraz
z rozwojem raka, jak również trwającą terapią hormonalną ilość eksprymowanych receptorów z reguły spada. Co
ciekawe w przypadku przerzutów bliskich (do węzłów
chłonnych) synteza ER i PR odpowiada profilowi receptorów w guzie pierwotnym, natomiast jej poziom znacząco różni się w przypadku przerzutów odległych [17,18].
Postępy Biochemii 61 (2) 2015
Rokowania u chorych z nowotworami ER/PR-pozytywnymi są znacznie lepsze niż w przypadkach z syntezą tylko jednego receptora lub ER/PR-negatywnych [15].
Oczywista jest więc bezsprzeczna rola receptora progesteronu w rozwoju i terapii raka gruczołu piersiowego.
Aktywność biologiczna PR w komórkach nowotworowych przebiega według trzech głównych mechanizmów.
Pierwszy z nich polega na aktywacji klasycznej ścieżki sygnalizacyjnej prowadzącej do transkrypcji genów zależnych od wiązania PR do sekwencji promotorowych genu.
Kolejny wykorzystuje aktywację alternatywnych ścieżek
sygnalizacyjnych, w których receptor progesteronu pełni
funkcje aktywatora lub represora transkrypcji genów nie
posiadających w swojej sekwencji motywu wiążącego receptor. Ostatni ze znanych mechanizmów, określany jako
ścieżka niegenomowa, to aktywności PR niezwiązane z
procesami regulacji transkrypcji. Potencjalna interwencja terapeutyczna skierowana na aktywność PR wymaga
dogłębnego poznania skomplikowanych mechanizmów
regulacji tego receptora i sygnalizacji komórkowej PR-zależnej opisanych poniżej.
KLASYCZNA ŚCIEŻKA SYGNALIZACYJNA
(GENOMOWA)
Receptor progesteronowy należy do rodziny receptorów steroidowych (SHR, ang. steroid hormone receptor),
pełniących funkcję czynników transkrypcyjnych. Aktywacja ich klasycznej ścieżki sygnalizacyjnej, zwanej
również genomową (Fig. 1A), jest procesem złożonym
wymagającym wielu molekularnych oddziaływań prowadzących do fosforylacji receptora, translokacji z cytosolu do jądra komórkowego, działalności jako czynnik
transkrypcyjny i jego degradacji [19,20].
Pierwszym, niezbędnym do zapoczątkowania kaskady
sygnalizacyjnej etapem, jest aktywacja PR poprzez związanie jego liganda. Progesteron to klasyczny hormon
sterydowy (SH, ang. steroid hormone), który ze względu
na swój lipofilowy charakter bez trudu dyfunduje przez
błony komórkowe do wnętrza komórki i wiąże swoiste
receptory znajdujące się zarówno w jądrze komórkowym
jak i cytosolu. Receptor progesteronu należy do podrodziny receptorów jądrowych i posiada charakterystyczną
dla nich, dwudomenową budowę. Fragment C-końcowy
receptora zawiera domenę LBD (ang. ligand-binding domain) odpowiedzialną za wiązanie liganda oraz oddziaływanie receptora z białkami szoku cieplnego (Hsp, ang.
heat-shock protein), która posiada zależną od hormonu
sekwencję aktywatorową AF2 (ang. activation function 2)
wspólną dla wszystkich izoform receptora. Centralnie
umiejscowiona domena DBD (ang. DNA-binding domain)
odpowiada za oddziaływanie receptora z DNA. Fragment N-końcowy receptora zawiera natomiast niezależną od hormonu sekwencję transaktywującą (AF1), która
bierze udział w oddziaływaniach PR z koaktywatorami i
kosupresorami regulując w ten sposób poziom ekspresji
genów. W PR-B zidentyfikowano również sekwencję AF3, hamującą działanie wspomnianej sekwencji AF-1, w
wyniku czego PR-B aktywuje ekspresję genów. W obrębie
fragmentu N-końcowego znajdują się również motywy
199
Figura 1. Ścieżki sygnalizacyjne receptora progesteronu. A) Szlak klasycznej ścieżki sygnalizacyjnej. Po wniknięciu do komórki progesteron wiąże się z receptorem progesteronu powodując zmianę jego konformacji i oddysocjowanie kompleksów białek opiekuńczych (Hsp) i immunofilin (FBKP). Następnie receptor ulega dimeryzacji, fosforylacji i translokacji do jądra komórkowego, gdzie jako czynnik transkrypcyjny reguluje proces transkrypcji genów posiadających sekwencje PRE. B) Szlak alternatywnej
ścieżki sygnalizacyjnej. Aktywacja PR poprzez receptory dla czynników wzrostu (GFR) może inicjować trzy grupy szlaków sygnalizacyjnych (Ras/Raf/MEK/MAPK,
PI3K/AKT oraz związanego z FAK) prowadząc w każdym przypadku do szybkich efektów komórkowych. Współoddziaływanie PR z receptorami czynników wzrostu
(GFR) promuje niezależną od progesteronu translokację PR do jądra komórkowego bez uprzedniej dimeryzacji receptora, a także wywołuje aktywację transkrypcji genów
pozbawionych sekwencji PRE. Receptor progesteronowy po związaniu liganda może również regulować funkcje GFR.
seryna-prolina (Ser-Pro) z miejscami fosforylacji PR, które decydują o jego aktywności i determinują dalsze losy
w komórce [21,22].
Wolny, nie związany z ligandem receptor progesteronu występuje jako monomer tworzący heterokompleksy
z białkami opiekuńczymi (Hsp90, Hsp70), immunofilinami (FKBP52, FKBP54) oraz białkiem p23, które zapobiegają jego przedwczesnej aktywacji [23]. Związanie liganda powoduje fosforylację domeny N-końcowej PR i
oddysocjowanie kompleksu białek supresorowych związanych z domeną C-końcową. Dzięki temu możliwa jest
homo- (PR-A/PR-A; PR-B/PR-B) lub heterodimeryzacja
receptora (PR-A/PR-B) oraz jego swobodne i dynamiczne
przemieszczanie między przedziałami komórki. Translokacja między cytosolem a jądrem komórkowym warunkuje kontrolę ekspresji genów poprzez wiązanie się PR
do specyficznych sekwencji DNA (PREs, ang. palindromic-progesterone-response elements), a następnie rekrutację
koaktywatorów i korepresorów. PR bezpośrednio reguluje transkrypcję genów posiadających sekwencje PREs
i odgrywających istotną rolę w progresji raka gruczołu
piersiowego takich jak: c-Myc, BCL-XL, MMTV czy syntetaza kwasów tłuszczowych (Fig. 1A) [24-26]. Oprócz
bezpośredniego wpływu na proces transkrypcji (poprzez fizyczne oddziaływanie PR z sekwencjami PREs),
receptor progesteronu poprzez oddziaływanie z innymi
czynnikami transkrypcyjnymi (np. AP-1, SP-1, STAT5)
może również w sposób pośredni warunkować ekspresję genów nie posiadających motywu PREs [20,27,28].
Ostatnim etapem klasycznej ścieżki sygnalizacyjnej PR
jest jego powrót z jądra do cytosolu, ubikwitylacja, a następnie degradacja receptora w kompleksie proteasomu.
200www.postepybiochemii.pl
Postępy
Biochemii 61 (2) 2015
200
ALTERNATYWNA ŚCIEŻKA SYGNALIZACYJNA
Opisana powyżej genomowa ścieżka sygnalizacyjna
PR charakteryzuje się odległym w czasie mechanizmem
działania. Pierwsze zmiany w poziomie ekspresji genów
można zaobserwować dopiero po upływie kilku godzin
od czasu stymulacji hormonem. Model ten nie pozwala
więc na wyjaśnienie efektów komórkowych widocznych
zaledwie po upływie kilku minut od ekspozycji na progesteron. Okazało się, że PR może być również aktywowany bez obecności specyficznych dla niego ligandów i
ulegać translokacji do jądra komórkowego bez konieczności dimeryzacji (Fig. 1B). Sugeruje to występowanie
alternatywnych, angażujących kaskady sygnalizacyjne
komórki, mechanizmów aktywujących receptory hormonów steroidowych.
Coraz więcej badań pokazuje, że aktywność PR może
być zintegrowana z wydarzeniami zapoczątkowanymi
przez białka związane z błoną komórkową, których finalnym efektem jest wpływ na ekspresję genów. Po stymulacji progesteronem, PR może dynamicznie tworzyć kompleksy z komponentami kaskad sygnalizacyjnych, dzięki
obecności w strukturze receptora dwóch domen: motywu
bogatego w reszty proliny (PPR, ang. poly-proline-rich region) oraz domeny oddziałującej z receptorem estrogenowym (ERID, ang. estrogen receptor incteracting domain)
[29]. Motyw PPR znajduje się powyżej sekwencji AF1 i
jest zdolny do specyficznego oddziaływania z domeną
SH3 kinazy Src, podczas gdy domena ERID umożliwia
bezpośrednie oddziaływanie PR z receptorem estrogenowym (ER). Związanie PR z domeną SH3 lub ER prowadzi
do natychmiastowej aktywacji ścieżek sygnalizacyjnych
EGFR/c-Src/Ras/Erk- oraz PI3K/AKT-zależnych, które
wydają się być krytyczne w stymulowanej przez progestron proliferacji komórek (Fig. 1B) [30]. Progesteron aktywując ścieżki zależne od kinaz aktywowanych mitogenami (MAPK, ang. mitogen-activated protein kinases) powoduje zarówno amplifikację genomowego oddziaływania
PR, jak również aktywację czynników transkrypcyjnych
niezależnych od oddziaływania z PR. Doskonałym przykładem regulacji przez progestyny genów niezależnych
od funkcji PR jako czynnika transkrypcyjnego (a więc
genów nie posiadających w swojej strukturze sekwencji
PRE) jest gen kodujący cyklinę D1. Białko to, poprzez oddziaływanie z kinazami zależnymi od cyklin (cdk, ang.
cyclin-dependent kinases), odpowiada za regulację cyklu
komórkowego i przechodzenie komórki z fazy G1 do fazy
S. Cyklina D1 jest ważnym „sensorem” przekazującym
sygnały wewnątrzkomórkowe do aparatu odpowiedzialnego za progresję cyklu komórkowego [31]. Transkrypcja
tego genu regulowana jest przez progestyny dzięki oddziaływaniu PR z kinazą Src (Fig. 1B) [32].
„NIEGENOMOWE” — NIEZWIĄZANE Z
REGULACJĄ EKSPRESJI GENÓW FUNKCJE PR
Istotnym aspektem aktywności receptorów hormonów
sterydowych jest niegenomowa ścieżka sygnalizacyjna, tj.
nie mająca bezpośredniego związku z rolą transkrypcyjną SHR. Efekty takiej aktywności receptora progesteronu
są zwykle szybkie (minuty, kilka godzin) i w oczywisty
Postępy Biochemii 61 (2) 2015
sposób nie mają związku z syntezą RNA, a następnie
translacją. Do mechanizmów niegenomowych zalicza się
zatem opisane poniżej procesy niepasujące do klasycznego sposobu oddziaływania PR.
mPR — RECEPTOR PROGESTERONU
ZWIĄZANY Z BŁONĄ KOMÓRKOWĄ
Oprócz właściwego, cytoplazmatyczno-jądrowego receptora progesteronu, kilka doniesień naukowych sugeruje istnienie formy receptora związanej z błoną komórkową (mPR, ang. membrane-localized progestin-receptor).
mPR posiada siedem transbłonowych domen i aktywuje
białka G oraz ścieżkę sygnalizacyjną MAPK [33,34]. Podobnie jak mER może on również pełnić funkcje klasycznego SHR i po uprzednim związaniu liganda, poprzez relokalizację z błony komórkowej do cytosolu i jądra wywoływać efekt genomowy. Sugeruje się więc, aby aktywność
receptorów hormonów sterydowych związanych z błoną
komórkową nie określać jako nienależące do klasycznej
ścieżki sygnalizacyjnej, ale regulujące ekspresję genów
oddziaływaniem typu MISS (ang. membrane-initiated steroid signalling). W epitelialnej linii komórkowej gruczołu
piersiowego MCF10A (typ bazalny, PR–), pod wpływem
promieniowania jonizującego, progesteron poprzez oddziaływanie z mPR powoduje aktywację ścieżki sygnalizacyjnej PI3K/AKT. Prowadzi to do pojawiania się populacji o cechach rakowych komórek macierzystych (CSC,
ang. cancer stem cells), tzn. o fenotypie ALDH+/CD44+/
CD24- [35].
Interesującym zjawiskiem jest również zależna od białka szoku cieplnego Hsp27 palmitylacja klasycznego PR,
proces prowadzący do błonowej lokalizacji receptora [36].
Zwiększoną pulę SHR w błonie komórkowej i wynikającą
z tego wysoką aktywację kinaz zauważono w niektórych
inwazyjnych BCa [37]. Zjawisko to promuje oporność komórek raka piersi na leczenie tamoksifenem [38].
ODDZIAŁYWANIE PR Z RECEPTORAMI
DLA CZYNNIKÓW WZROSTU
Receptor progesteronowy ulega w komórce, determinującym jego dalsze losy modyfikacjom potranslacyjnym
takim jak fosforylacja, acetylacja, sumoilacja czy ubikwitylacja [39-41]. Sumoilacja jest procesem przyłączania
małych (ok. 11 kDa) peptydów SUMO (ang. small ubiquitin-related modifiers), które determinują selektywność
promotorową znakowanego białka, wpływają na regulację cyklu komórkowego, degradację oraz upakowanie
chromatyny [42-44]. Białka te przyłączają się do reszt
lizyny znajdujących się w miejscach konsensusowych, a
w strukturze PR zidentyfikowano występowanie takiej
sekwencji, w miejscu reszty Lys388. Modyfikacja ta jest
zależna od obecności progestyn i powoduje spadek aktywności transkrypcyjnej receptora [40,45,46]. Fosforylacja w odróżnieniu od sumoilacji nie wymaga obecności liganda dla receptora progesteronu. Jak dotąd znanych jest
14 miejsc fosforylacji PR (preferowane są reszty seryny),
do których grupy fosforanowe dołączane są dzięki aktywności kinazy kazeinowej 2 (CK2, ang. casein kinase II)
oraz kinaz MAP [47,48]. W strukturze receptora wykazano obecność czterech reszt seryny konstytutywnie aktyw-
201
nych bez względu na obecność hormonów, są to reszty:
Ser81, Ser162, Ser190 oraz Ser400. To właśnie fosforylacja
receptora niezależna od wcześniejszej aktywacji ligandem wydaje się być łącznikiem między sygnałami odbieranymi ze środowiska zewnątrzkomórkowego przez receptory dla czynników wzrostu (GFR, ang. growth factor
receptor), a szybkimi efektami receptorów dla hormonów
steroidowych.
Wspomniane oddziaływanie PR z GFR prowadzi nie
tylko do szybkiego efektu niezależnego od progestyn,
ale ma również wpływ na aktywację samych receptorów czynników wzrostu i prowadzi do zmian w profilu
ich produkcji. W przypadku wielu nowotworów, m.in.
raka gruczołu piersiowego, koreluje to z ich inwazyjnością. Zależność z PR została potwierdzona w przypadku
rodziny receptorów naskórkowego czynnika wzrostu
(EGFR, ang. epidermal growth factor), tj. receptorów EGFR
(ErbB1), HER2 (ErbB2) oraz HER3 (ErbB3). Białka te wiążą m.in. hereguliny (HRG) czyli grupę polipeptydów,
zawierają wspólny motyw (ang. EGF-like motif) odpowiedzialny za powinowactwo do receptorów rodziny EGFR
[49]. Ekspozycja komórek raka gruczołu piersiowego
na działanie heregulin powoduje aktywację takich ścieżek jak Erk/MAPK, Jnk/SAPK, p70/p85S6K oraz PI3K
[50,51] regulujących m.in. procesy proliferacji, różnicowania i apoptozy. W indukowanym octanem medroksyprogesteronu (MPA, ang. medroxyprogesterone acetate,
syntetyczna progestyna), mysim modelu raka gruczołu
piersiowego typu przewodowego (IDC, ang. invasive ductal carcinoma) wykazano zwiększoną produkcję HRG. Co
ciekawe, w nowotworach typu zrazikowego (ILC, ang.
invasive lobular carcinoma), dla których markery ER/PR są
ujemne, nie wykryto mRNA odpowiedzialnego za syntezę heregulin [52,53]. Dokładniejsze badania wykazały, że
ekspresja genów kodujących HRG znajduje się pod ścisłą
kontrolą regulacji hormonalnej. MPA (syntetyczna progestyna) indukuje nadprodukcję HRG in vivo, a progresji nowotworowej zmierzającej do osiągnięcia fenotypu
pregesterono-niezależnego towarzyszy konstytutywna
ekspresja genów heregulin. Ligandy te potęgują mitogenny efekt MPA w kulturach in vitro BCa, a blokowanie
syntezy endogennych HRG poprzez zastosowanie antysensownych oligodeoksynukleotydów hamuje, zależny
od MPA, wzrost komórek. W ok. 20–25% przewodowych
BCa (IDC) obserwuje się nadprodukcję receptorów ErbB2
oraz ErbB3 [54]. Traktowanie komórek zarówno MPA jak
i HRG powoduje fosforylację tych receptorów, natomiast
zablokowanie translacji mRNA dla ErbB2 znosi efekt zależnej od MPA lub HRG proliferacji komórek. Uważa się
więc, że receptory z rodziny EGFR odgrywają istotną rolę
w ścieżkach sygnalizacyjnych indukowanych nie tylko
przez czynniki wzrostu, ale również inicjowanych przez
hormony steroidowe, w tym progesteron [55]. Ligandy
EGFR (EGF, HRG) analogicznie do progesteronu powodują fosforylację PR-Ser294 poprzez aktywację kinaz
MAP. Po stymulacji zarówno EGF jak i HRG obserwuje
się zanik syntezy obu izoform receptora progesteronowego w ludzkich i mysich liniach komórkowych BCa, a efekt
ten poprzedzony jest wzmożoną translokacją PR do jądra
komórkowego oraz wzrostem transkrypcji genów posia-
dających sekwencje PRE [56]. Z drugiej strony wykazano,
że ekspozycja komórek na progesteron inicjuje fosforylację HER2 (przez PR), który następnie może ulegać translokacji do jądra komórkowego, gdzie tworzy kompleks z
czynnikiem transkrypcyjnym STAT3 i pełni funkcję jego
koaktywatora. Udowodniono również, że do kompleksu
tego może dołączać PR (Fig. 1B), co umożliwia mu kontrolowanie ekspresji wspomnianego genu cykliny D1
[57].
Progesteron, jak i syntetyczne progestyny biorą udział
zarówno w regulacji funkcji EGFR jak i ekspresji genu kodującego ten receptor, powodując przyrost ilości EGFR w
błonie komórkowej. Z drugiej strony stymulacja naskórkowym czynnikiem wzrostu powoduje spadek ilości PR
(poprzez wzrost jego degradacji). Proces ten nie wypływa
jednak ani na obniżenie powinowactwa PR dla ligandów,
ani na obniżenie jego zdolności do regulacji ekspresji genów posiadających motyw PRE, a wywołany przez progesteron efekt (aktywacja ścieżki Erk/MAPK) obserwowany jest jeszcze długo (ok. 72 godzin) po degradacji PR
(obserwowanej już po upływie 6 godzin). Uważa się, że
nadprodukcja receptora EGFR z jednoczesną wzmożoną
degradacją PR w wyniku stymulacji EGF/EGFR, tworzą
swego rodzaju pętlę regulatorową, która może przyczyniać się do częściowej utraty wrażliwości na działanie
hormonów steroidowych i jednocześnie pośredniczyć
w zależnej od czynników wzrostu proliferacji obserwowanej w trakcie progresji BCa [58]. W części zaawansowanych raków gruczołu piersiowego pomimo ich niezależności od hormonów obserwuje się obecność wysoce
stabilnych, funkcjonalnych receptorów dla progesteronu,
które są wyłączone ze ścieżki degradacji. Sugeruje się,
że mogą one odpowiadać na działanie czynników wzrostu, a reagują słabo lub wcale na hormony steroidowe.
Pomimo niskiego poziomu receptorów, charakteryzuje je
wzmożona aktywność (także transkrypcyjna), która napędza progresję nowotworową [59].
Receptor progesteronowy oddziałuje także z receptorem dla czynników wzrostu fibroblastów typu 2 (FGFR2,
ang. fibroblast growth factor 2). Pierwszą zależność między
FGFR2 a PR zauważono w mysim, indukowanym MPA,
modelu raku gruczołu piersiowego. Dowiedziono, że
FGF2 (ligand dla FGFR2) produkowany przez fibroblasty
mikrośrodowiska guza aktywuje PR komórek nowotworowych promując w konsekwencji ich proliferację [60].
Traktowanie linii komórkowej T47D (rak gruczołu piersiowego typu luminalnego, ER+/PR+) MPA oraz FGF2
ujawniło, że oba czynniki powodują aktywację tych samych szlaków sygnalizacyjnych (Erk, AKT, STAT5), przy
czym zachodzi ona szybciej w przypadku efektu indukowanego przez FGF2. Stymulacja zarówno MPA jak i FGF2
prowadzi również do bezpośredniego oddziaływania ze
sobą receptorów PR i FGFR2 oraz tworzenia kompleksu z czynnikiem transkrypcyjnym STAT5 (PR/FGFR2/
STAT5). Wszystkie białka tworzą wspólnie aktywny
transkrypcyjnie kompleks regulujący ekspresję protoonkogenów CCD1 i c-myc. Oddziaływanie PR/FGFR2 potwierdzono także w materiale klinicznym pochodzącym
od pacjentów z BCa [28].
202www.postepybiochemii.pl
Czynniki wzrostu i ich receptory, oprócz wpływu na
aktywację i degradację receptora progesteronu, mogą
także regulować poziom jego syntezy. Insulinopodobny
czynnik wzrostu (IGF, ang. insulin-like growth factor) nie
tylko reguluje proliferację i różnicowanie komórek zdrowego gruczołu piersiowego, ale bierze udział również w
ich transformacji nowotworowej [61]. Aktywacja ścieżki sygnalizacyjnej IGF-1 powoduje obniżenie poziomu
transkrypcji PR poprzez ścieżkę PI3K/Akt/mTOR. Podejrzewa się, że spadek ilości obu izoform PR w gruczole
piersiowym jest skutkiem pośredniego lub bezpośredniego oddziaływania mTOR z represorem transkrypcji
receptora progesteronu lub hamowania aktywatorów
transkrypcji genu kodującego PR [62]. Na poziom produkcji PR wpływa także EGF, który oprócz degradacji PR
w obecności ER stymuluje jego syntezę [63]. EGF wraz z
PR i ER wpływa też na wzrost i różnicowanie komórek
gruczołu piersiowego. Estrogen odpowiada za elongację
przewodów mlecznych, progesteron umożliwia ich rozgałęzianie i powstawanie struktur pęcherzykowo-zrazikowych, a EGF koordynuje zachodzenie obu tych procesów zwiększając ich zasięg i tempo [64].
Oddziaływanie receptora progesteronu z receptorami
dla czynników wzrostu jest procesem złożonym, którego mechanizm oddziaływania zależny jest od tego z jakim czynnikiem wzrostu on następuje. Aktywność GFR
może prowadzić do degradacji (działalność EGF, HRG),
regulacji poziomu ekspresji genu kodującego PR (działalność IGF, EGF) czy też aktywacji PR (FGFR2, EGFR).
Mimo zupełnie różnych mechanizmów oddziaływania,
współzależność receptora progesteronu i receptorów dla
czynników wzrostu jest jednym z kluczowych procesów
wpływających na progresję nowotworu gruczołu piersiowego.
HIPERAKTYWACJA RECEPTORA PROGESTERONU
Istotnym aspektem współzależności receptora progesteronu i receptorów czynników wzrostu jest uwrażliwianie PR na obniżone stężenie jego ligandów. PR w postaci
ufosforylowanej wykazuje znacznie wyższą czułość nawet na bardzo niskie stężenia progestyn (zakres 0,1 nM)
[59]. W komórkach, które przed stymulacją hormonami
steroidowymi poddane były ekspozycji np. na EGF, zachodzi natychmiastowa fosforylacja PR-Ser294 przez
kinazy MAP i szybka relokalizacja PR z cytoplazmy do
jądra komórkowego [65]. Podejrzewa się, że prawidłowo
umiejscowiony (dzięki czynnikom wzrostu) tj. jądrowy
receptor progesteronu funkcjonuje znacznie wydajniej.
Prawdopodobnie czynniki wzrostu pozwalają na pominięcie etapu aktywacji PR bezzwłocznie przekierowując
receptor z cytosolu do jądra, co umożliwia jego aktywność transkrypcyjną przy stężeniach progesteronu, które w warunkach standardowych byłyby zbyt niskie [47].
Obecność czynników wzrostu prowadzi więc do powstawania „gotowego” do dalszej akcji, właściwie zlokalizowanego, „hiperczułego” na progestyny receptora progesteronu (Fig. 1B).
Postępy Biochemii 61 (2) 2015
NIEGENOMOWE EFEKTY WYWOŁYWANE PRZEZ
ZALEŻNE OD PROGESTERONU AKTYWNOŚCI PR
Szybkie, niezwiązane z regulację ekspresji genów
efekty receptora progesteronu mogą być także wywoływane przez progesteron i jego pochodne. Wiele doniesień literaturowych pokazuje, że aktywowany ligandem PR może wpływać na różne rodzaje odpowiedzi
komórkowej w zależności od tego czy działa on jako
czynnik transkrypcyjny, czy też jako aktywator ścieżek
sygnalizacyjnych. Stymulacja progestynami specyficznie
dla danej linii nowotworowej stymuluje bądź hamuje
proliferację komórek. Linia mysich komórek raka gruczołu piersiowego C4HD (indukowanego MPA) traktowana
progesteronem wykazuje zwiększone tempo proliferacji,
a w efekt ten zaangażowana jest zależna od PR aktywacja
ścieżek Erk/MAPK, PI3K/AKT, zarówno in vitro jak i in
vivo [66]. Badania te wykazały także, że tworzenie przerzutów BCa po stymulacji progestynami jest w większym
stopniu zależne od działalności PR jako aktywatora kaskady sygnalizacyjnej niż czynnika transkrypcyjnego, a
cały proces uzależniony jest w tym przypadku od aktywacja białka c-Src. Podobnie w przypadku linii T47D zależna od PR proliferacja komórek opiera się o aktywację
szlaku c-Src/p21ras/MAPK [30].
Stymulacja progestynami może również wpływać na
adhezję i migrację komórek nowotworowych. Ruch komórek jest procesem złożonym, wymagającym oddziaływania komórki z otaczającym ją środowiskiem oraz
białkami macierzy zewnątrzkomórkowej. Krytycznymi
etapami procesu migracji są kolejno: „przebudowa” cytoszkieletu aktynowego, a następnie polaryzacja ciała
komórki, tworzenie wypustek w krawędzi wiodącej oraz
skurcz ciała komórki, który finalnie umożliwia jej przesunięcie [67]. Okazuje się, że również w tym procesie progestyny wraz z receptorem progesteronowym odgrywają
istotną rolę. Ekspozycja komórek T47D na działanie Pg
oraz MPA prowadzi do remodelowania aktyny i tworzenia wypustek, których powstawanie zależne jest od szybkiej fosforylacji/aktywacji moezyny. Progesteron i MPA
powodują oddziaływanie PR odpowiednio z białkiem Gα
i kinazą c-Src. Umożliwia to aktywację PI3K, a następnie
kompleksu kinaz RhoA/ROCK-2 bezpośrednio promującego migrację komórki [68-70]. Wprowadzenie PR do linii
MDA-MB-231 (BCa, typ potrójnie negatywny), a następnie stymulacja Pg promowały zdolności adhezyjne oraz
migrację komórek poprzez aktywację FAK (ang. focal adhesion kinase) [71,72]. Wyniki te jednoznacznie pokazują,
że receptor progesteronu dynamicznie promuje ruch i inwazję komórek raka gruczołu piersiowego, procesy kluczowe dla progresji nowotworowej.
UWAGI KOŃCOWE
Aktywność receptora progesteronowego jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania gruczołu piersiowego, ale także odgrywa istotną rolę w rozwoju i progresji
BCa. Jego występowanie w komórkach nowotworowych
skorelowane jest z odpowiedzią na leczenie oraz roko-
203
waniem pacjenta. Oddziaływanie PR w komórce może
przebiegać na drodze klasycznej ścieżki sygnalizacyjnej
receptora jednak coraz więcej doniesień naukowych podkreśla rangę alternatywnej ścieżki sygnalizacyjnej wykorzystującej oddziaływania z receptorami czynników
wzrostu. Jej aktywacja prowadzi do powstawania szybkich efektów, które często nie są zależne od obecności
hormonów sterydowych. Zaangażowanie PR w regulację
zarówno ekspresji genów jak i bezpośrednio w sygnalizację komórkową sugeruje konieczność dalszych badań
o potencjalnie dużym znaczeniu diagnostycznym i terapeutycznym.
PIŚMIENNICTWO
1. Nieuwenhuizen AG, Schuiling GA, Hilbrands LG, Bisschop EM, Koiter TR (1998) Proliferation of pancreatic islet-cells in cyclic and pregnant rats after treatment with progesterone. Horm Metab Res 30: 649655
2. Picard F, Wanatabe M, Schoonjans K, Lydon J, O’Malley BW, Auwerx
J (2002) Progesterone receptor knockout mice have an improved glucose homeostasis secondary to β-cell proliferation. Proc Natl Acad Sci
USA 99: 15644-15648
3. Frye CA (2011) Progesterone reduces depressive behavior of young
ovariectomized, aged progestin receptor knockout, and aged wild
type mice in the tail suspension test. J Psychopharmacol 25: 421-428
4. Marcouiller F, Boukari R, Laouafa S, Lavoie R, Joseph V (2014) The
Nuclear Progesterone Receptor Reduces Post-Sigh Apneas during Sleep and Increases the Ventilatory Response to Hypercapnia in Adult
Female Mice. PLoS One 9: 6-15
5. Aisemberg J, Vercelli CA, Bariani MV, Billi SC, Wolfson ML, Franchi
AM (2013) Progesterone Is Essential for Protecting against LPS-Induced Pregnancy Loss. LIF as a Potential Mediator of the Anti-inflammatory Effect of Progesterone. PLoS One 8
6. Soyal S, Ismail PM, Li J, Mulac-Jericevic B, Conneely OM, Lydon JP
(2002) Progesterone’s role in mammary gland development and tumorigenesis as disclosed by experimental mouse genetics. Breast Cancer
Res 4: 191-196
7. Lydon JP, DeMayo FJ, Funk CR, Mani SK, Hughes AR, Montgomery
CA, Jr., Shyamala G, Conneely OM, O’Malley BW (1995) Mice lacking
progesterone receptor exhibit pleiotropic reproductive abnormalities.
Genes Dev 9: 2266-2278
8. Graham JD, Clarke CL (1997) Physiological action of progesterone in
target tissues. Endocr Rev 18: 502-519
9. Wei LL, Gonzalez-Aller C, Wood WM, Miller LA, Horwitz KB (1990)
5’-Heterogeneity in human progesterone receptor transcripts predicts
a new amino-terminal truncated “C”-receptor and unique A-receptor
messages. Mol Endocrinol 4: 1833-1840
10.Conneely OM, Mulac-Jericevic B, DeMayo F, Lydon JP, O’Malley BW
(2002) Reproductive functions of progesterone receptors. Recent Prog
Horm Res 57: 339-355
11.Condon JC, Hardy DB, Kovaric K, Mendelson CR (2006) Up-regulation of the progesterone receptor (PR)-C isoform in laboring myometrium by activation of nuclear factor-kappaB may contribute to the
onset of labor through inhibition of PR function. Mol Endocrinol 20:
764-775
12.Russo J, Ao X, Grill C, Russo IH (1999) Pattern of distribution of cells
positive for estrogen receptor alpha and progesterone receptor in relation to proliferating cells in the mammary gland. Breast Cancer Res
Treat 53: 217-227
13.Arpino G, Weiss H, Lee AV, Schiff R, De Placido S, Osborne CK, Elledge RM (2005) Estrogen receptor-positive, progesterone receptor-negative breast cancer: association with growth factor receptor expression
and tamoxifen resistance. J Natl Cancer Inst 97: 1254-1261
14.Daniel AR, Hagan CR, Lange CA (2011) Progesterone receptor action:
defining a role in breast cancer. Expert Rev Endocrinol Metab 6: 359369
15.Baum M, Buzdar A, Cuzick J, Forbes J, Houghton J, Howell A, Sahmoud T (2003) Anastrozole alone or in combination with tamoxifen
versus tamoxifen alone for adjuvant treatment of postmenopausal women with early-stage breast cancer: results of the ATAC (Arimidex,
Tamoxifen Alone or in Combination) trial efficacy and safety update
analyses. Cancer 98: 1802-1810
16.Ferrer Roca OF, Ramos A, Diaz Cardama A (1995) Immunohistochemical correlation of steroid receptors and disease-free interval in 206
consecutive cases of breast cancer: validation of telequantification based on global scene segmentation. Anal Cell Pathol 9: 151-163
17.van Agthoven T, Timmermans M, Dorssers LC, Henzen-Logmans SC
(1995) Expression of estrogen, progesterone and epidermal growth
factor receptors in primary and metastatic breast cancer. Int J Cancer
63: 790-793
18.Brankovic-Magic M, Jankovic R, Neskovic-Konstantinovic Z, Nikolic-Vukosavljevic D (2002) Progesterone receptor status of breast cancer
metastases. J Cancer Res Clin Oncol 128: 55-60
19.Ward RD, Weigel NL (2009) Steroid receptor phosphorylation: Assigning function to site-specific phosphorylation. Biofactors 35: 528-536
20.Owen GI, Richer JK, Tung L, Takimoto G, Horwitz KB (1998) Progesterone regulates transcription of the p21(WAF1) cyclin- dependent
kinase inhibitor gene through Sp1 and CBP/p300. J Biol Chem 273:
10696-10701
21.Hollenberg SM, Evans RM (1988) Multiple and cooperative trans-activation domains of the human glucocorticoid receptor. Cell 55: 899-906
22.Kumar R, Lee JC, Bolen DW, Thompson EB (2001) The conformation
of the glucocorticoid receptor af1/tau1 domain induced by osmolyte
binds co-regulatory proteins. J Biol Chem 276: 18146-18152
23.Picard D (2006) Chaperoning steroid hormone action. Trends Endocrinol Metab 17: 229-235
24.Tamm K, Rõõm M, Salumets A, Metsis M (2009) Genes targeted by
the estrogen and progesterone receptors in the human endometrial cell
lines HEC1A and RL95-2. Reprod Biol Endocrinol 7: 150
25.Moore MR, Zhou JL, Blankenship KA, Strobl JS, Edwards DP, Gentry
RN (1997) A sequence in the 5’ flanking region confers progestin responsiveness on the human c-myc gene. J Steroid Biochem Mol Biol
62: 243-252
26.Chalbos D, Chambon M, Ailhaud G, Rochefort H (1987) Fatty acid
synthetase and its mRNA are induced by progestins in breast cancer
cells. J Biol Chem 262 (21): 9923-9926
27.Bamberger AM, Bamberger CM, Gellersen B, Schulte HM (1996) Modulation of AP-1 activity by the human progesterone receptor in endometrial adenocarcinoma cells. Proc Natl Acad Sci USA 93: 6169-6174
28.Cerliani JP, Guillardoy T, Giulianelli S, Vaque JP, Gutkind JS, Vanzulli
SI, Martins R, Zeitlin E, Lamb CA, Lanari C (2011) Interaction between
FGFR-2, STAT5, and progesterone receptors in breast cancer. Cancer
Res 71: 3720-3731
29.Ballare C, Uhrig M, Bechtold T, Sancho E, Di Domenico M, Migliaccio
A, Auricchio F, Beato M (2003) Two domains of the progesterone receptor interact with the estrogen receptor and are required for progesterone activation of the c-Src/Erk pathway in mammalian cells. Mol
Cell Biol 23: 1994-2008
30.Migliaccio A, Piccolo D, Castoria G, Di Domenico M, Bilancio A, Lombardi M, Gong W, Beato M, Auricchio F (1998) Activation of the Src/
p21ras/Erk pathway by progesterone receptor via cross-talk with estrogen receptor. EMBO J 17: 2008-2018
31.Bendris N, Lemmers B, Blanchard JM (2015) Cell cycle, cytoskeleton
dynamics and beyond: the many functions of cyclins and CDK inhibitors. Cell Cycle 9: 1351-1352
32.Boonyaratanakornkit V, McGowan E, Sherman L, Mancini MA, Cheskis BJ, Edwards DP (2007) The role of extranuclear signaling actions
of progesterone receptor in mediating progesterone regulation of gene
expression and the cell cycle. Mol Endocrinol 21: 359-375
33.Thomas P, Pang Y, Dong J, Groenen P, Kelder J, de Vlieg J, Zhu Y,
Tubbs C (2007) Steroid and G protein binding characteristics of the
seatrout and human progestin membrane receptor alpha subtypes and
their evolutionary origins. Endocrinology 148: 705-718
204www.postepybiochemii.pl
34.Tang YT, Hu T, Arterburn M, Boyle B, Bright JM, Emtage PC, Funk
WD (2005) PAQR proteins: a novel membrane receptor family defined
by an ancient 7-transmembrane pass motif. J Mol Evol 61: 372-380
54.Slamon DJ, Clark GM, Wong SG, Levin WJ, Ullrich A, McGuire WL
(1987) Human breast cancer: correlation of relapse and survival with
amplification of the HER-2/neu oncogene. Science 235: 177-182
35.Vares G, Sai S, Wang B, Fujimori A, Nenoi M, Nakajima T (2015) Progesterone generates cancer stem cells through membrane progesterone receptor-triggered signaling in basal-like human mammary cells.
Cancer Lett 362: 167-173
55.Balana ME, Lupu R, Labriola L, Charreau EH, Elizalde PV (1999) Interactions between progestins and heregulin (HRG) signaling pathways:
HRG acts as mediator of progestins proliferative effects in mouse
mammary adenocarcinomas. Oncogene 18: 6370-6379
36.Razandi M, Pedram A, Levin ER (2010) Heat shock protein 27 is required for sex steroid receptor trafficking to and functioning at the plasma membrane. Mol Cell Biol 30: 3249-3261
56.Labriola L, Salatino M, Proietti CJ, Pecci A, Coso OA, Kornblihtt AR,
Charreau EH, Elizalde PV (2003) Heregulin induces transcriptional
activation of the progesterone receptor by a mechanism that requires
functional ErbB-2 and mitogen-activated protein kinase activation in
breast cancer cells. Mol Cell Biol 23: 1095-1111
37.Kumar R, Wang RA, Mazumdar A, Talukder AH, Mandal M, Yang
Z, Bagheri-Yarmand R, Sahin A, Hortobagyi G, Adam L, Barnes CJ,
Vadlamudi RK (2002) A naturally occurring MTA1 variant sequesters
oestrogen receptor-alpha in the cytoplasm. Nature 418: 654-657
38.Fan P, Wang J, Santen RJ, Yue W (2007) Long-term treatment with tamoxifen facilitates translocation of estrogen receptor alpha out of the
nucleus and enhances its interaction with EGFR in MCF-7 breast cancer cells. Cancer Res 67: 1352-1360
39.Daniel AR, Gaviglio AL, Czaplicki LM, Hillard CJ, Housa D, Lange
CA (2010) The progesterone receptor hinge region regulates the kinetics of transcriptional responses through acetylation, phosphorylation,
and nuclear retention. Mol Endocrinol 24: 2126-2138
40.Daniel AR, Faivre EJ, Lange CA (2007) Phosphorylation-dependent
antagonism of sumoylation derepresses progesterone receptor action
in breast cancer cells. Mol Endocrinol 21: 2890-2906
41.Weigel NL, Bai W, Zhang Y, Beck CA, Edwards DP, Poletti A (1995)
Phosphorylation and progesterone receptor function. J Steroid Biochem Mol Biol 53: 509-514
42.Verger A, Perdomo J, Crossley M (2003) Modification with SUMO. A
role in transcriptional regulation. EMBO Rep 4: 137-142
43.Seeler JS, Dejean A (2003) Nuclear and unclear functions of SUMO.
Nat Rev Mol Cell Biol 4: 690-699
44.Muller S, Hoege C, Pyrowolakis G, Jentsch S (2001) SUMO, ubiquitin’s
mysterious cousin. Nat Rev Mol Cell Biol 2: 202-210
57.Béguelin W, Díaz Flaqué MC, Proietti CJ, Cayrol F, Rivas MA, Tkach
M, Rosemblit C, Tocci JM, Charreau EH, Schillaci R, Elizalde PV (2010)
Progesterone Receptor Induces ErbB-2 Nuclear Translocation To Promote Breast Cancer Growth via a Novel Transcriptional Effect: ErbB-2
Function as a Coactivator of Stat3. Mol Cell Biol 30: 5456-5472
58.Faivre EJ, Lange CA (2007) Progesterone receptors upregulate Wnt-1
to induce epidermal growth factor receptor transactivation and c-Src-dependent sustained activation of Erk1/2 mitogen-activated protein
kinase in breast cancer cells. Mol Cell Biol 27: 466-480
59.Shen T, Horwitz KB, Lange CA (2001) Transcriptional hyperactivity of
human progesterone receptors is coupled to their ligand-dependent
down-regulation by mitogen-activated protein kinase-dependent phosphorylation of serine 294. Mol Cell Biol 21: 6122-6131
60.Giulianelli S, Cerliani JP, Lamb CA, Fabris VT, Bottino MC, Gorostiaga MA, Novaro V, Gongora A, Baldi A, Molinolo A, Lanari C (2008)
Carcinoma-associated fibroblasts activate progesterone receptors and
induce hormone independent mammary tumor growth: A role for the
FGF-2/FGFR-2 axis. Int J Cancer 123: 2518-2531
61.Rubin R, Baserga R (1995) Insulin-like growth factor-I receptor. Its role
in cell proliferation, apoptosis, and tumorigenicity. Lab Invest 73: 311331
45.Abdel-Hafiz H, Takimoto GS, Tung L, Horwitz KB (2002) The inhibitory function in human progesterone receptor N termini binds SUMO1 protein to regulate autoinhibition and transrepression. J Biol Chem
277: 33950-33956
62.Cui X, Zhang P, Deng W, Oesterreich S, Lu Y, Mills GB, Lee AV (2003)
Insulin-like growth factor-I inhibits progesterone receptor expression in breast cancer cells via the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/
mammalian target of rapamycin pathway: progesterone receptor as a
potential indicator of growth factor activity in breast cancer. Mol Endocrinol 17: 575-588
46.Chauchereau A, Amazit L, Quesne M, Guiochon-Mantel A, Milgrom
E (2003) Sumoylation of the progesterone receptor and of the steroid
receptor coactivator SRC-1. J Biol Chem 278: 12335-12343
63.Ankrapp DP, Bennett JM, Haslam SZ (1998) Role of epidermal growth
factor in the acquisition of ovarian steroid hormone responsiveness in
the normal mouse mammary gland. J Cell Physiol 174: 251-260
47.Qiu M, Lange CA (2003) MAP kinases couple multiple functions of
human progesterone receptors: degradation, transcriptional synergy,
and nuclear association. J Steroid Biochem Mol Biol 85: 147-157
64.Haslam SZ, Counterman LJ, Nummy KA (1993) Effects of epidermal
growth factor, estrogen, and progestin on DNA synthesis in mammary cells in vivo are determined by the developmental state of the gland.
J Cell Physiol 155: 72-78
48.Zhang Y, Beck CA, Poletti A, Edwards DP, Weigel NL (1994) Identification of phosphorylation sites unique to the B form of human progesterone receptor. In vitro phosphorylation by casein kinase II. J Biol
Chem 269: 31034-31040
49.Tzahar E, Pinkas-Kramarski R, Moyer JD, Klapper LN, Alroy I, Levkowitz G, Shelly M, Henis S, Eisenstein M, Ratzkin BJ, Sela M, Andrews
GC, Yarden Y (1997) Bivalence of EGF-like ligands drives the ErbB signaling network. EMBO J 16: 4938-4950
50.Sepp-Lorenzino L, Eberhard I, Ma Z, Cho C, Serve H, Liu F, Rosen N,
Lupu R (1996) Signal transduction pathways induced by heregulin in
MDA-MB-453 breast cancer cells. Oncogene 12: 1679-1687
51.Amundadottir LT, Leder P (1998) Signal transduction pathways activated and required for mammary carcinogenesis in response to specific oncogenes. Oncogene 16: 737-746
52.Normanno N, Qi C, Gullick W, Persico G, Yarden Y, Wen D, Plowman
G, Kenney N, Johnson G, Kim N, Brandt R, Martinezlacaci I, Dickson
R, Salomon D (1993) Expression of amphiregulin, cripto-1, and heregulin-alpha in human breast-cancer cells. Int J Oncol 2: 903-911
53.Normanno N, Kim N, Wen D, Smith K, Harris AL, Plowman G, Colletta G, Ciardiello F, Salomon DS (1995) Expression of messenger RNA
for amphiregulin, heregulin, and cripto-1, three new members of the
epidermal growth factor family, in human breast carcinomas. Breast
Cancer Res Treat 35: 293-297
Postępy Biochemii 61 (2) 2015
65.Lange CA, Shen T, Horwitz KB (2000) Phosphorylation of human progesterone receptors at serine-294 by mitogen-activated protein kinase
signals their degradation by the 26S proteasome. Proc Natl Acad Sci
USA 97: 1032-1037
66.Carnevale RP, Proietti CJ, Salatino M, Urtreger A, Peluffo G, Edwards
DP, Boonyaratanakornkit V, Charreau EH, Bal de Kier Joffe E, Schillaci R, Elizalde PV (2007) Progestin effects on breast cancer cell proliferation, proteases activation, and in vivo development of metastatic
phenotype all depend on progesterone receptor capacity to activate
cytoplasmic signaling pathways. Mol Endocrinol 21: 1335-1358
67.Lauffenburger DA, Horwitz AF (1996) Cell migration: a physically integrated molecular process. Cell 84: 359-369
68.Fu XD, Giretti MS, Baldacci C, Garibaldi S, Flamini M, Sanchez AM,
Gadducci A, Genazzani AR, Simoncini T (2008) Extra-nuclear signaling of progesterone receptor to breast cancer cell movement and invasion through the actin cytoskeleton. PLoS One 3: 2790
69.Fu XD, Flamini M, Sanchez AM, Goglia L, Giretti MS, Genazzani AR,
Simoncini T (2008) Progestogens regulate endothelial actin cytoskeleton and cell movement via the actin-binding protein moesin. Mol Hum
Reprod 14: 225-234
70.Fu XD, Goglia L, Sanchez AM, Flamini M, Giretti MS, Tosi V, Genazzani AR, Simoncini T (2010) Progesterone receptor enhances breast
205
cancer cell motility and invasion via extranuclear activation of focal
adhesion kinase. Endocr Relat Cancer 17: 431-443
71.Lin VC, Ng EH, Aw SE, Tan MG, Bay BH (2000) Progesterone induces
focal adhesion in breast cancer cells MDA-MB-231 transfected with
progesterone receptor complementary DNA. Mol Endocrinol 14: 348358
72.Lin VC, Eng AS, Hen NE, Ng EH, Chowdhury SH (2001) Effect of progesterone on the invasive properties and tumor growth of progesterone receptor-transfected breast cancer cells MDA-MB-231. Clin Cancer
Res 7: 2880-2886
Aspects of progesterone receptor (PR) activity regulation
— impact on breast cancer progression
Dominika Piasecka1, Andrzej C. Składanowski1, Radzisław Kordek2, Hanna M. Romańska2,,
Rafał Sądej1,
Department of Molecular Enzymology, Intercollegiate Faculty of Biotechnology, Medical University of Gdańsk and University of Gdańsk,
1 Dębinki St., 80-210 Gdańsk, Poland
2
Department of Pathology, Medical University of Łódź, 251 Pomorska St., 92-213 Łódź, Poland
1

e-mail: [email protected]; e-mail: [email protected]
Key words: progesterone receptor, breast cancer, cancer progression, cell signalling
ABSTARCT
Progesterone receptor (PR) and its specific ligand play a key role in development and physiology of mammary gland. The role of PR in initiation and progression of breast carcinoma (BCa) is unquestionable, although molecular mechanism of PR action is complex and not fully
understood. It is known that increased risk of breast cancer is associated with progestin-based (synthetic ligands of progesterone) hormonal
contraception or hormone replacement therapies. It is estimated that ER/PR-positive tumours represent approximately 50-70% of all BCa cases, and the loss of PR is associated with resistance to hormonal therapy and increased tumour invasiveness. In classical, genomic signalling
pathway cytoplasmic PR, following ligand binding, translocates to the nucleus and regulates expression of genes with the PRE sequence. PR
is also involved in a large number of alternative, non-genomic signalling cascades, e.g. PR is able to activate MAPK and PI3K/AKT pathways,
which leads to regulation of gene expression. The cross-talk between PR and Growth Factors Receptors (GFR) results in progesterone-independent activation of PR as well as PR-regulated GFR expression and activation. Growth factors signalling promotes formation of a pool of
hypersensitive PR responsive to even very low ligand concentration. Transcriptional activity of PR as well as its dynamic impact on processes
such as cell migration and adhesion are crucial for BCa progression. Further studies of multifaceted mechanisms of PR action may contribute
to new PR-targeting therapeutic strategies for breast cancer patients.
206www.postepybiochemii.pl