Expression und Wirkungsmechanismen von Gonadotropin-Releasing Hormon Typ II (GnRH-II) und seines Rezeptors in humanen Ovarial- und Endometriumkarzinomen
Expression and mechanism of gonadotropin-releasing hormon type II (GnRH-II) and its receptor in human ovarian- and endometrial cancers
by Nicola Eicke
Date of Examination:2006-05-02
Date of issue:2006-07-13
Advisor:Prof. Dr. Carsten Gründker
Referee:Prof. Dr. Rüdiger Hardeland
Referee:Prof. Dr. Friedrich-Wilhelm Schürmann
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
The majority of human endometrial- (>80%) and ovarian (>80%) cancer cell lines express gonadotropin releasing hormone (GnRH-I) and its receptor as a part of a negative autocrine/paracrine mechanism of cell proliferation. The classical GnRH-receptor signaltransduction mechanisms of the pituitary are not involved in the mediation of antiproliferative effects of GnRH analogs in cancer cells. The GnRH-receptor instead interacts with the mitogenic signaltransduction of growth factor receptors. The mediation of the signaltransduction in human ovarian and endometrial cancers works through coupling to G protein αi. This binding activates a phosphotyrosine phosphatase (PTP) counteracting the EGF-induced tyrosine phosphorylation of EGF-receptor. As a result of, cell proliferation is reduced.Recently, the expression of a second GnRH (GnRH-II, chicken GnRH) was detected in mammals. The antiproliferative effects in human endometrial and ovarian cancer cell lines are significantly greater then those of the GnRH-I agonist. It was shown that these antiproliferative effects of GnRH-II are not regulated by the GnRH-I receptor. The GnRH-II receptor system is well known. In 2001, Neill et al. and Miller et al. cloned and characterised the GnRH-II receptor in mammals and primates. By using the reverse transcriptase (RT) -PCR technique, the expression of the receptor could also detect in human ovarian and endometrial cancers. A functional receptor for human GnRH-II has not yet been identified because of a stop codon in the second exon.This study assessed, that GnRH-II agonist [D-Lys6]GnRH-II reduces the EGF-induced autotyrosine phosphorylation of EGF-receptor through the activation of a PTP. The activation of mitogen activated proteinkinase (MAPK) is also decreased in this context. As a result of, the EGF-induced c-fos expression is reduced and that is the reason for the reduction of cell proliferation. It can assume that the signaltransduction of GnRH-II and its agonist [D-Lys6]GnRH-II is comparable to that of GnRH-I analogs.To identify the GnRH-II receptor protein it was generated a polyclonal antiserum to the putative human GnRH-II receptor using a peptide (YSPTMLTEVPPC) corresponding to the highly conserved third extra cellular domain of the Callithrix jacchus. Data base search showed no similar peptide sequences in any other human gene. The expression of GnRH-II receptor protein could also shown in immunhistological sections and western blot analysis of human placenta and human gynecological tumors. To identify the GnRH-II receptor-like antigene we used the photo-affinity-labeling technique. In summary, these investigations give the first clear evidence for the existence of a GnRH-II receptor-like protein with GnRH-II binding affinity in human placenta and in cancers of human reproductive organs. To complete the identification and characterisation of the receptor the sequencing of the protein and/or gene has to follow.
Keywords: GnRH-I; GnRH-II; GnRH-I receptor; GnRH-II receptor; EGF receptor; MAP kinase; endometrial cancer; ovarian cancer
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Über 80% aller Endometrium- und Ovarialkarzinome
exprimieren das Gonadotropin- Releasing Hormon (GnRH-I)
und seinen Rezeptor (GnRH-I Rezeptor) als Teil eines
autokrinen Regulationsmechanismus der
Zellproliferation. Die klassische Signaltransduktion
wie sie in der Hypophyse vorliegt, ist in Tumoren nicht
relevant. Vielmehr aktiviert GnRH-I über das G-Protein
αi eine Phosphotyrosin-Phosphatase (PTP) und
konterkariert somit die EGF-induzierte mitogene
Signaltransduktion. Die Proliferation der Tumorzellen
wird dadurch gehemmt.In Säugetieren wurde kürzlich die Expression eines
zweiten GnRH`s (GnRH-II, chicken-GnRH) gefunden,
welches signifikant stärker antiproliferativ auf humane
Endometrium- und Ovarialkarzinomzellen wirkt als GnRH-I
Agonisten. Es konnte gezeigt werden, dass diese
antiproliferativen Effekte von GnRH-II nicht über den
GnRH-I Rezeptor vermittelt werden. Das GnRH-II
Rezeptorsystem in Säugetieren ist weitgehend erforscht.
Neill et al. und Miller et al. gelang es 2001 den
GnRH-II Rezeptor bei Säugern und Primaten zu klonieren
und charakterisieren. Mittels Reverse-Transkriptase
(RT) -PCR wurde die Expression dieses Rezeptors
ebenfalls in Endometrium- und Ovarialkarzinomen
bestätigt. Ein funktioneller GnRH-II Rezeptor konnte
beim Menschen allerdings bisher noch nicht nachgewiesen
werden, da ein vorzeitiges Stopcodon im zweiten Exon
die Schwierigkeit darstellt, die GnRH-II Rezeptor
Sequenz komplett zu erfassen.In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass der
GnRH-II Agonist [D-Lys6]GnRH-II durch die
Aktivierung einer PTP die EGF-induzierte
Autotyrosinphosphorylierung der EGF-Rezeptoren
signifikant hemmt. Die Aktivierung der
mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK) wird dadurch
ebenfalls reduziert. Dies führt zur Hemmung der
EGF-induzierten c-fos Expression durch
[D-Lys6]GnRH-II und damit zur Reduktion der
Zellproliferation. Die Signaltransduktion von GnRH-II
und seines Agonisten [D-Lys6]GnRH-II scheint
der des GnRH-I und seiner Analoga zu ähneln. Zur
Identifizierung des GnRH-II Rezeptorproteins wurde ein
polyklonales Antiserum generiert, welches gegen eine
hochkonservierte Region der dritten extrazellulären
Domäne des Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) GnRH-II Rezeptors
gerichtet ist. Eine Datenbankanalyse zeigte nur eine
Sequenzähnlichkeit mit dem putativen humanen GnRH-II
Rezeptor. In immunhistologischen Gewebeschnitten sowie
in Western Blot Analysen menschlicher Plazenten und
humaner gynäkologischer Tumoren konnte die GnRH-II
Rezeptor Protein Expression nachgewiesen werden. Ein
Nachweis der Daten erfolgte mit der
Photoaffinitätsmethode.Diese Ergebnisse sind die ersten klaren Hinweise für
die Existenz eines GnRH-II Rezeptorproteins in der
menschlichen Plazenta sowie in Tumoren humaner
reproduktiver Gewebe. Zur vollständigen Identifizierung
sowie zur Charakterisierung des Rezeptors muss unter
anderem die Sequenzierung des Proteins und/oder Gens
erfolgen.
Schlagwörter: GnRH-I; GnRH-II; GnRH-I Rezeptor; GnRH-II Rezeptor; EGF Rezeptor; MAP Kinase; Endometriumkarzinom; Ovarialkarzinom