G-fehérje kapcsolt receptorok mutációi és klinikai következményeik

A GFKR-ok által precízen szabályozott élettani folyamatokból következik, hogy ezen receptorok mutáció miatti funkcióváltozása betegségek kialakulásához vezethet. A GFKR-ok kutatásának történetéhez szorosan kapcsolódik, hogy egy adott receptor cDNS-ének megismerését általában szorosan követte a szekvenciában bekövetkező mutáció következményeként kialakult betegség megismerése és az ok-okozati viszony felismerése. Körülbelül 30 betegséget ismerünk, amelyek hátterében GFKR mutáció áll.

A mutációkat két csoportra oszthatjuk attól függően, hogy hogyan változtatja meg a konformációváltozás a receptor funkciót. Funkcióvesztő mutáció esetén a receptor bazális vagy ligand-indukált aktivitása csökken, illetve megszűnik. Funkciónyerők azok a mutációk, amelyek az egyébként alapaktivitással nem rendelkező receptort konstitutív aktivitással ruházzák fel vagy a bazális aktivitást a vad típusú receptoréhoz képest növelik. A mai napig több, mint 600 funkcióvesztő- és közel 100 funkciónyerő mutációt ismertünk meg (63).

2.1.4.1. A receptor diszfunkció sejtélettani alapjai

A mutáció mechanizmusát tekintve megfigyelhetők misszenz- (aminosav cserét okoz), mRNS leolvási keret eltolódást okozó- (frameshift) és nonszenz mutációk (korai stop kodon miatt leáll a transzláció), illetve előfordulhat nagyobb, komplex szakaszok inzerciója és deléciója. A misszenz mutációk esetén természetesen nagyobb valószínűséggel marad meg a receptor csökkent funkcionalitása, valamint funkciónyerő mutációk esetén az aktivitás fokozódhat is. Nonszenz és frameshift mutációk esetén általában a fehérjeszekvenciának olyan jelentős változása következik be, amely a GFKR működését teljesen lehetetlenné teszi. Hasonló probléma jelentkezik a nagyobb szekvenciadarabok kiesésének vagy eltérő helyre történő beépülésének következményeként kialakuló konformációk esetén is. A Schöneberg és munkatársai által összegyűjtött GFKR mutációkból megállapítható, hogy a többségük misszenz mutáció (65%) (63).

A mutáció többféle módon vezethet a GFKR funkcióváltozáshoz. A receptor szintézis folyamatában okozhat változást azáltal, hogy az eltérő mRNS szekvencia

19

annak érését befolyásolja. Kimutatták a kalcium érzékelő receptorról, hogy öröklődő mutációja az mRNS splicing-ot befolyásolja, ezáltal a transzláció folyamata során az olvasási keret megváltozása korai stop kodon megjelenését okozza (64). A fehérjeszintézis az endoplazmás retikulum (ER) riboszómáin történik, a receptor a lumenbe jut. A szintézist követően a fehérje felvesz egy olyan konformációt, amely az ER-ból a Golgi-n keresztül a plazmamembránra történő kijutását lehetővé teszi. Ettől eltérő konformáció jöhet létre a mutáció és a következményes rossz fehérje hajtogatódás miatt. Ebben az esetben a rosszul hajtogatódó fehérje nem jut ki a plazmamembránra (65,66). Ez a patomechanizmus igen gyakran vezet GFKR mutáció függő betegség kialakulásához. Először a rodopszinról, majd a 2-es típusú vazopresszin receptorról írták le, hogy mutáció esetén visszamaradnak az ER-ban (67,68). Amennyiben a mutáció ellenére a receptor átjut az ER minőségellenőrző rendszerén, kikerül a plazmamembránra. A plazmamembránban elhelyezkedő mutáns receptor funkcióját befolyásolja a vad típustól eltérő konformáció: érintheti a ligandkötést, G-fehérje kötést és –aktiválást, valamint a jelátvitel és internalizáció folyamatát.

A ligand illetve hormon affinitás csökkenése számos receptor mutációjának esetén bizonyított: kimutatták jelentőségét MC4R, TSHR (tiroideastimuláló hormon receptor), V2R és a GnRHR (gonadotropint felszabadító hormon) által mediált folyamatokban (69-72). Fontos azonban megjegyezni, hogy az affinitás csökkenése nem bizonyítja önmagában, hogy a mutáció miatt megváltozott aminosav részt vesz közvetlenül a ligandkötésben. Elképzelhető, hogy a mutáció miatt megváltozott harmadlagos szerkezet olyan konformációt jelent, amely befolyásolja a ligandkötő zseb hozzáférhetőségét vagy a kötésben esszenciális szerepet játszó aminosavak helyzete változik meg. A ligand affinitás változásával együtt és attól izoláltan is csökkenhet a recepor G-fehérje kötő- és aktiváló képessége. Utóbbi jelenséget mutatták ki az R137H V2R mutációnál. Hasonló elváltozás jelentkezik a Hirschsprung betegséget okozó B-típusú endotelin receptor mutációnál is (73,74).

20 2.1.4.2. Funkcióvesztő GFKR mutációk

Az előzőekben leírtak szerint nagyobb számban fordulnak elő olyan mutációk, amelyek a receptor funkciót elrontják és kisebb a valószínűsége, hogy a mutáció miatti változás a receptor alap aktivitását fokozza, illetve létrehozza. A mutációk GFKR-ok széles körét érinthetik, számos betegség alapját képezve. Ebben a fejezetben röviden bemutatunk öröklődő GFKR mutációkat és az általuk okozott betegségeket, a Dolgozat központi témájául szolgáló V2R mutációkat és következményeiket a későbbiekben részletesen ismertetjük (75).

A rodopszin génjében bekövetkező mutáció retinitisz pigmentosa betegség kialakulásához vezet. A rodopszin GFKR a retinában elhelyezekedő pálcikák fotonok érzékelését lehetővé tevő fehérje. A mutációi miatt kialakuló betegség az első felismert GKFR függő monogénes öröklődésű betegség (76). A növekedési hormont felszabadító hormon (GHRH) receptorában bekövetkező mutáció a növekedési hormon elválasztásának elégtelensége miatt törpeséghez vezet (77). A kóros elhízások 1-6%-ban a táplálékfelvétel szabályozásá1-6%-ban szerepet játszó MC4R mutáció a kiváltó ok (78) Érdekes felvetés ugyanakkor, hogy az MC4R esetén a funkcióvesztés a fiziológiás konstitutív aktivitás károsodását jelentheti (79). A TSH receptorának inaktiváló mutációja a pajzsmirigy működésének elégtelenségéhez vezet a T3/T4 (trijód-tironin/tiroxin) hormonok képződésének, felszabadulásának és a szerv fenntartásának zavara miatt (80). A GnRH receptor funkcióvesztő mutációja hipogonadotróp hipogonadizmushoz, a hormon által szabályozott FSH (follikulus stimuláló hormon) és LH (luteinizáló hormon) receptorának öröklött zavara pedig hipergonadotróp hipogonadizmushoz vezet (81-83). A közel sem teljes felsorolás rámutat, hogy a GFKR által szabályozott élettani folyamatok elégtelensége milyen komplex betegségekhez vezet azok funkcióvesztő mutációi esetén.

2.1.4.3. Funkciónyerő GFKR mutációk

A funkciónyerő mutációk sokkal ritkábban fordulnak elő, mint a funkcióvesztők:

mindössze a betegséget okozó GFKR mutációk 13%-ban találtak agonista független

21

aktivációhoz vezető mutációt (63). A funkciónyerő mutációk kissé eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a funkcióvesztők. Az általuk okozott betegségek általában domináns módon öröklődnek, illetve embrionálisan letálisak lehetnek. Ez utóbbi esetben természetesen csak szerzett formája fordulhat elő a betegségnek.

Előfordulhat, hogy a betegség nem jelentkezik súlyos tünetekkel, a szervezet kompenzatórikus folyamatai miatt csak bizonyos társbetegségek esetén kerül felfedezésre a mutáció, mint például a későbbiekben részletesen kifejtett NSIAD (nefrogén kóros antidiurézis szindróma) betegség esetében. Az egyik elsőként felfedezett konstitutív aktivitást okozó GFKR mutáció, amelyet öröklődő betegséghez kapcsoltak, a luteinizáló hormon receptorának (LHR) mutációja. A domináns módon öröklődő, csak férfiakban jelentkező pubertás precox a receptor aktivitás miatt korai életkorban bekövetkező tesztoszteron termelés következménye (84). A TSHR aktivitást fokozó mutációja autoszomális domináns öröklődést mutató veleszületett hipertireózist okoz (85). A parathormon felszabadulását szabályozó CaSR (kalcium-érzékelő receptor) konstitutív aktivitást fokozó mutációi a többi GFKR-hoz képest igen nagy számban vannak jelen a populációban (eddig több, mint 80 ilyen mutáció ismert) (86).

A CaSR túlműködésének következménye az autoszómális domináns hipokalcémia.