Nuclear receptor and cofactor expression in female reproductive tissues

Abstract

Tumareseptorit ovat tärkeitä solujen erilaistumisen ja kasvun säätelijöitä naisen lisääntymiselimistössä. Ne aktivoivat kohdegeeniensä luentaa sitouduttuaan omaan ligandiinsa, joita ovat mm. hormonit ja vitamiinit. Naissukupuolihormoneja sitovien reseptoreiden, estrogeenireseptori (ER) ja progesteronireseptori (PR) lisäksi, useat muut tumareseptorit osallistuvat säätelyyn, mm D-vitamiinireseptori, androgeenireseptori ja retinoidihapporeseptori. Niiden ilmentyminen ja ilmentymisen säätely ovat ratkaisevia ligandin vasteelle kudoksessa. Monissa gynekologisissa syövissä sekä rintasyövässä on havaittu muutoksia reseptorien ilmentymistasoissa ja siten hormonaalisten hoitojen vasteessa.

Osa tumareseptoreista ilmentyy kahtena eri molekyylimuotona, jotka osittain omaavat erilaisen kyvyn aktivoida geenien luentaa ja siten aiheuttavat erilaisen biologisen vasteen. Väitöskirjassa osoitettiin estradiolin säätelevän erilailla PR:n kahden molekyylimuodon ilmentymistä. Kanan munatorvessa, joka on klassinen malli tutkia estrogeenin aiheuttamaa kudoksen erilaistumista ja kasvua, estradioli lisäsi voimakkaammin lyhyemmän molekyylimuodon ilmentymistä. Rintasyöpäsolulinjoissa löytyi solulinjakohtaisia eroja siinä kumpaa PR:n molekyylimuotoa estradiolikäsittely lisäsi enemmän. Tutkitut solulinjat erosivat myöskin siinä miten ne ilmensivät muita tumareseptoreja. Lisäksi havaittiin solulinjakohtaisia eroja siinä miten estradioli ja progestiini säätelivät tumareseptorien ilmentymistä rintasyöpäsolulinjoissa.

Tumareseptorien ilmentymistä tutkittiin myös kohdun limakalvonäytteistä (endometrium) ja lihaskerroksen näytteistä (myometrium). Kuukautiskierron aikana endometriumissa havaittiin androgeenireseptorin, estrogeenireseptoreiden a ja b, PR ja retinoidihapporeseptori a:n ilmentymisen vähenevän verrattaessa proliferatiivisen ja sekretoorisen vaiheen näytteitä keskenään. Ilmentymistasoja ei säädelty myometriumissa tilastollisesti merkittävällä tavalla vaikkakin samankaltaista säätelyä oli havaittavissa joidenkin steroidihormonireseptorien osalta.

Reseptorien ilmentymisen lisäksi ligandin vasteeseen vaikuttavat mm. proteiinit, joita kutsutaan tumareseptoreiden kanssa vuorovaikuttaviksi proteiineiksi. Ne joko lisäävät tumareseptorivälitteistä geenien luentaan (koaktivaattorit) tai vaimentavat sitä (korepressorit). Tutkittavat korepressorit sekä koaktivaattorit ilmentyivät sekä kohdun endometriumissa että myometriumissa. Niiden ilmentymistä ei säädelty kuukautiskierron aikana samoin kuin ilmentymistä ei säädelty estradiolilla ja progestiinilla rintasyöpäsolulinjoissa. Rintasyöpäsolulinjakohtaisia eroja niiden ilmentymisessä havaittiin samoin kuin ilmentymistasoissa oli yksilökohtaisia eroja verrattaessa saman kuukautiskierron kohtunäytteitä keskenään.

Tämän väitöskirjan osatöiden tulokset antavat viitteitä siitä, että PR:n eri molekyylimuotojen, tumareseptoreiden ja niiden kanssa vuorovaikuttavien proteiinien ilmentymisessä ja ilmentymisen säätelyssä on eroja rintasyövissä ja kohtukudoksessa. Nämä erot saattavat vaikuttaa endokriinisen hoidon vasteeseen aiheuttaen yksilökohtaisia eroja.

In the female reproductive tissues the nuclear receptors (NR) have a crucial role in regulating differentiation and proliferation. NRs are transcription factors which bind to specific DNA sequences of target genes in order to regulate their transcription. Transcriptional activity of many NRs also requires ligand binding. Ligands of NRs include hormones and vitamins. Some NRs, for example progesterone receptor (PR), are expressed in two isoforms differing in their transcriptional activities and having distinct physiological roles. In addition to receptor expression, cofactors are crucial in determining NR activity. These include coactivators enhancing the transcriptional activity and corepressors mediating transcriptional silencing.

The main aim of the present study was to characterise the NR expression and regulation of it by estrogens and progestins in the female reproductive tissues. The induction of PR isoform expression by estradiol was studied in two well-defined models: chicken oviduct and breast cancer cell lines. Expression was differentially regulated by estradiol in the chicken oviduct. The preferential PR-B expression in immature oviduct was altered to PR-A dominance after estradiol-induced differentiation. In breast cancer cell lines, E2 regulated the PR isoform expression in a distinctive manner depending on the cell line. Furthermore, breast cancer cell lines were found to differ in the levels of expression of NR mRNAs and regulation of NR levels by estradiol and progestin. NR expression during the menstrual cycle was characterised in human endometrium and myometrium. Expressions of androgen receptor (AR), estrogen receptor a (ERa), ERb, glucocorticoid receptor, PR, retinoic acid receptors (RAR) and vitamin D receptor mRNAs were detected. In the endometrium the AR, ERa, ERb, PR and RARa mRNA levels were higher in the proliferative phase when compared to secretory phase samples. In the myometrium menstrual cycle-dependent regulation was less apparent.

Cofactor mRNA expression seemed not to be regulated by estradiol and progestin in breast cancer cell lines or during the menstrual cycle in human endometrium and myometrium. The myometrium expressed NR and cofactor mRNAs similarly to the endometrium. However, individual differences were found in the expression levels of cofactors similarly to those found in the case of NRs.

The findings suggest that the expression levels of PR isoforms, NRs and cofactors vary in breast cancer and in the uterus. In addition, variation exists in the hormonal regulation of NR expression in breast cancer cell lines. Due to these variations these tissues may respond in an individual fashion to endocrine treatment, a circumstance to be considered in developing novel therapeutic ligands.