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Inibina
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top
Le mwbginibine sono mwbwglicoproteine sintetizzate dalla mwcagranulosa e dalla teca ovarica, ovvero dalle mwcqcellule testicolari del Sertoli.cite-ref-1[1]
Contents
• Storia
• Cinetica
• Genetica
• Note
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Storia
Il termine mweqinibina viene usato per la prima volta nella mwegletteratura scientifica nel 1932 da D. Roy McCullagh il quale ipotizzò che un mwewormone presente negli estratti mwfatesticolari, nell'mwfqurina e nel mwfgsangue impedisse l'mwfwipertrofia e l'mwgaiperplasia dell'mwgqipofisi nei ratti, mentre la distruzione della pareti dei mwggtubuli seminiferi avesse l'effetto opposto.cite-ref-2[2]
Ma furono Mottram e Cramer, nel 1923, i primi a scoprire un fattore mwiasolubile secreto dai testicoli che regolava la funzione ipofisiaria. Dimostrarono infatti che i ratti sviluppavano ipertrofia ipofisiaria e mwiqobesità dopo l'irradiazione dei testicoli.cite-ref-0-3-0[3] Quasi 60 anni dopo, l'inibina fu identificata nel liquido follicolare da mwjgNeena Schwartz e mwjwCordelia Channing negli Stati Uniticite-ref-4[4] e da David de Kretser in Australia.cite-ref-5[5]
La molecola venne isolata e caratterizzata nel 1985 da un team diretto da de Kretser,cite-ref-1-6-0[6] Wylie Vale,cite-ref-7[7] mwoqRoger Guillemincite-ref-2-8-0[8] e Hisayuki Matsuo.cite-ref-3-9-0[9] La molecola venne isolata dal fluido follicolare bovinocite-ref-1-6-1[6] e suino,cite-ref-2-8-1[8]cite-ref-3-9-1[9] grazie alla sua capacità di sopprimere l'FSH. Successivamente è stata isolata anche dal fluido follicolare ovino.cite-ref-4-10-0[10]
La scoperta e l'isolamento dell'inibina coincisero con l'avvento della mwuwbiologia molecolare negli anni '80 e, entro il 1985, diversi gruppi di ricerca stavano cercando attivamente di mwvaclonare i mwvqcDNA delle subunità dell'inibina dai tessuti gonadici di varie specie.cite-ref-7-11-0[11]cite-ref-12[12] La clonazione delle subunità dell'inibina ha permesso lo sviluppo di immunodosaggi per rilevarne la presenza nel sangue che ne hanno confermato il ruolo a livello endocrino e la sua importanza clinica oltre il sistema riproduttivo.cite-ref-0-3-1[3]
Il primo immunodosaggio mwywin vivo si basava sulla soppressione dose-dipendente dell'aumento di peso ovarico dopo 24 ore in femmine di ratto stimolate con gonadotropina corionica umana (mwzahCG).cite-ref-13[13] Analogamente, nei ratti maschi immaturi mwaqorchiectomizzati, la somministrazione di un estratto testicolare ovino grezzo provocava una soppressione dose-dipendente dei livelli plasmatici di FSH entro 3 - 6 ore senza influenzare i livelli di mwagLH.cite-ref-14[14]
Successivamente il metodo venne perfezionato al fine di misurare l'inibizione dose-dipendente dell'incremento di peso uterino e dei livelli sierici di FSH indotti da hCG in topi immaturi dopo 24 ore.cite-ref-15[15] Tuttavia questi test risultarono poco sensibili e necessitavano di grandi quantità di inibina per produrre un effetto misurabile. Un significativo passo avanti fu lo sviluppo di un bioassay mwdain vitro su cellule dell'ipofisi anteriore che permetteva di valutare l'attività dell'inibina attraverso la soppressione dose-dipendente dell'FSH.cite-ref-16[16]cite-ref-17[17]
Uno degli sviluppi più significativi è stato il RIA Monash, che utilizzava un mwfgantisiero policlonale di coniglio (1989b) contro l’inibina A bovina purificata da 58 kDa, mostrando un'elevata reattività con la subunità α dell’inibina umana.cite-ref-18[18] Grazie a questo test, si è potuto definire per la prima volta il pattern di mwgwsecrezione dell’inibina nel mwhaciclo mestruale umano, dimostrando la sua relazione inversa con i livelli di FSH.cite-ref-19[19] Tuttavia, il test era limitato dal fatto che riconosceva esclusivamente la subunità α dell’inibina, senza distinguere tra inibina libera, forme dimeriche o tra inibina A e B.cite-ref-0-3-2[3]
Successivamente, l’introduzione di mwjganticorpi monoclonali contro le subunità α e β ha permesso lo sviluppo di ELISA specifici per inibina A e B, migliorando notevolmente la comprensione della distribuzione di queste isoforme nel sangue di uomini e donne.cite-ref-0-3-3[3]
Caratteristiche strutturali e fisiche
Le inibine sono mwmgeterodimeri costituiti da una subunità α comune e da una subunità βA o βB.cite-ref-0-3-4[3] Diversi gruppi di ricerca hanno isolato varianti di inibina con mwnwpeso molecolare compreso tra 27 e 120 kDa, dal mwoafluido follicolare e dal mwoqsiero/mwogplasma di varie specie (ovino,cite-ref-4-10-1[10] bovino,cite-ref-5-20-0[20] equino,cite-ref-21[21] ratto,cite-ref-22[22] primaticite-ref-23[23]cite-ref-24[24] ed essere umano).cite-ref-8-25-0[25]cite-ref-6-26-0[26]
Il precursore della subunità α viene sintetizzato come un mwxapropeptide inattivo composto da tre mwxqdomini: un prodominio di 43 mwxgamminoacidi, il dominio αN di 171 amminoacidi e il dominio αC di 134 amminoacidi, separati da due siti di clivaggio in mwxwpoliarginina.cite-ref-9-27-0[27]cite-ref-28[28] Il clivaggio del precursore produce una proteina di 134 amminoacidi con una massa molecolare di 18 kDa.cite-ref-0-3-5[3] Anche le subunità βA e βB vengono prodotte da precursori composti rispettivamente da 425 e 407 amminoacidi e hanno masse molecolari corrispondenti a 47 kDa e 45 kDa.cite-ref-29[29]cite-ref-10-30-0[30]
I precursori delle subunità β sono costituiti da un prodominio in posizione N-terminale e da un dominio βA o βB maturo in posizione C-terminale, separati da un sito di clivaggio poliargininico (Arg-XX-Arg o RXXR). Il prodominio della subunità βA svolge un ruolo importante nel mw3qripiegamento, mw3gdimerizzazione e secrezione dell'attivina A.cite-ref-31[31] La mw4wfurina, una serina peptidasi associata alla mw5amembrana e mw5qcalcio-dipendente, riconosce la mw5gsequenza consenso RXXR ed è coinvolta nella processazione proteolitica dell'inibina.cite-ref-32[32] Le subunità βA e βB da 59 kDa subiscono un clivaggio proteolitico dando origine a forme mature di 116 e 115 amminoacidi, rispettivamente, con masse molecolari corrispondenti di 13 kDa. Le subunità βA e βB mature sono identiche per circa il 64%, con una differenza di 42 amminoacidi.cite-ref-0-3-6[3]
Sia le subunità α mature che quelle βA contengono mw8aresidui di mw8qcisteina fondamentali per i mw8glegami disolfuro intra- e intermolecolari, necessari per la stabilità e il ripiegamento delle proteine. Il C-terminale delle subunità βA e βB mature forma un legame disolfuro intersubunitario tramite Cys79 e Cys80, rispettivamente, portando alla formazione di un dimero con una massa molecolare di 26 kDa.cite-ref-7-11-1[11]cite-ref-10-30-1[30]cite-ref-11-33-0[33] Un legame disolfuro intercatena tra Cys80 della subunità βA (Cys79 della subunità βB) e Cys95 della subunità α connette mw-wcovalentemente le due catene all'interno di un eterodimero.cite-ref-0-3-7[3]
La subunità α dell'inibina umana presenta due siti di mwaquglicosilazione N-linked in Asn268 e Asn302, responsabili dell'mwaqyeterogeneità di massa molecolare osservata tra inibina A e B. Asn268 è sempre glicosilata, mentre Asn302 è glicosilata in modo differenziale.cite-ref-9-27-1[27]cite-ref-12-34-0[34]cite-ref-35[35] Studi di mwarmmutagenesi sito-diretta hanno dimostrato che la glicosilazione N-linked della subunità α è necessaria per l'assemblaggio e la secrezione dell'inibina. È stato dimostrato che l'eliminazione di questi siti di glicosilazione della subunità α riduce drasticamente la secrezione dell'inibina.cite-ref-36[36] In particolare, un residuo di asparagina in posizione 268 è stato identificato come un sito importante coinvolto nel ripiegamento proteico.cite-ref-0-3-8[3]
Anche i residui mwar0idrofobici nelle posizioni Leu30, Phe37 e Leu41 nella proregione della subunità α svolgono un ruolo importante nell'assemblaggio dell'inibina dimerica. Quando questi residui vengono mutati in mwar4alanina, l'assemblaggio e la secrezione dell'eterodimero vengono compromessi.cite-ref-37[37] È stato anche dimostrato che la mwasmmutazione di Ile62, Leu66, Phe329 e Pro341 nel precursore pro-βA previene la produzione di inibina A, suggerendo che questi residui idrofobici sono anch'essi essenziali per l'assemblaggio strutturale di dimeri funzionali.cite-ref-0-3-9[3]
Gli eterodimeri della subunità αC dell'inibina e della subunità β sono considerati le forme mature della molecola. Gli eterodimeri costituiti dalla subunità α intera e dai suoi mwaskprodotti di mwasoscissione, insieme alla subunità β, vengono classificati come mwassinibine ad alto peso molecolare e si è dimostrato che hanno attività biologica negli immunodosaggi ipofisari.cite-ref-1-6-2[6]cite-ref-5-20-1[20]cite-ref-6-26-1[26]
Le forme mature di mwatkinibina A (αβA) e mwatoinibina mwatsB (αβB) da 31 kDa sono ampiamente riconosciute per la loro rilevanza biologica. Sebbene gli studi non abbiano dimostrato che le inibine ad alto peso molecolare vengano proteoliticamente trasformate in forme mature da 31 kDa immediatamente prima della loro azione, mwatwesperimenti di immunoneutralizzazione condotti sulle pecore con mwat0anticorpi contro la regione αN dell'inibina hanno portato a una riduzione della mwat4fertilità nelle femmine.cite-ref-38[38] Questo suggerisce che le inibine ad alto peso molecolare potrebbero avere un ruolo nella fertilità.cite-ref-0-3-10[3]
Reattività e caratteristiche chimiche
Il test mwavgELISA è sensibile e specifico per le varie subunità delle inibine.cite-ref-41[41]cite-ref-42[42] Gli ELISA utilizzano anticorpi monoclonali come E4 (anti-βA-subunit) e C5 (anti-βB-subunit) per catturare le proteine, mentre l’anticorpo R1, mwaweconiugato con mwawifosfatasi alcalina, viene utilizzata per il rilevamento.cite-ref-43[43]cite-ref-44[44] Gli ELISA vengono potenziati con trattamenti chimici che aumentano la sensibilità, come l'mwawsossidazione con mwawwperossido di idrogenocite-ref-45[45] o l'impiego di un nuovo anticorpo, 46A/F, che ha migliorato la sensibilità dei test fino a 4 pg/mL.cite-ref-46[46]
Esiste anche l'ELISA per l’inibina totale, progettato per rilevare tutte le forme di inibina, inclusa la subunità α libera, con applicazioni nella diagnosi di mwaxytumori ovarici.cite-ref-47[47] Questo test ha sostituito un precedente immunodosaggio αC immunofluorometrico,cite-ref-8-25-1[25] migliorando la capacità di rilevare diverse forme molecolari dell’inibina nelle donne mwax8postmenopausa e con tumori ovarici.cite-ref-11-33-1[33]
Biochimica
Cinetica
Segnalazione
L'inibina è un ormone prodotto dalle mwazegonadi che regola negativamente la produzione di FSH da parte delle mwazicellule dell'ipofisi anteriorecite-ref-49[49]cite-ref-50[50] e un fattore paracrino che regola la mwazsfollicologenesi ovaricacite-ref-51[51] e la steroidogenesi.cite-ref-52[52] Sebbene la via di trasduzione del segnale dell'attivina sia stata ben studiata, i meccanismi di segnalazione dell'inibina e i meccanismi molecolari dell'antagonismo dell'attivina sono ancora un'area di indagine attiva. Il meccanismo più semplice suggerisce che la capacità dell'inibina di mwaaqantagonizzare l'attivina si basi sulla proporzione di subunità α disponibili e sull'assemblaggio preferenziale di eterodimeri αβ rispetto ai dimeri ββ.cite-ref-0-3-11[3]
È chiaro che l'antagonismo dell'azione dell'attivina da parte dell'inibina è più complesso e probabilmente coinvolge l'interazione della subunità β dell'inibina con i recettori dell'attivina. In questo modello, l'antagonismo funzionale della segnalazione dell'attivina da parte dell'inibina è ottenuto attraverso il mwaaolegame competitivo ai recettori di superficie cellulare ActRII e ActRIIB, che successivamente impedisce il reclutamento di ALK4 e l'inizio della cascata di segnalazione intracellulare dell'attivina.cite-ref-53[53]
Si è scoperto che quando due residui all'interno della subunità β, necessari per il legame dell'attivina a ActRIIB e la sua attivazione, vengono sostituiti con i corrispondenti residui della subunità α, la capacità di legame e l'attivazione di ActRIIB vengono perse.cite-ref-54[54] Quindi, mentre l'attivina si lega a due molecole di ActRIIB in un rapporto 2:1 con le sue subunità β, l'inibina si lega a una singola ActRIIB attraverso la sua singola subunità β.cite-ref-0-3-12[3]
La regione N-terminale della subunità α dell'inibina interagisce anche con ALK4 e può essere una componente importante del complesso di antagonismo dell'inibina.cite-ref-55[55] Poiché l'inibina si lega ai recettori dell'attivina con un'mwab0affinità di legame molto inferiore rispetto all'attivina,cite-ref-16-56-0[56] è stato ulteriormente proposto che proteine ausiliarie o corecettori con alta affinità di legame per l'inibina possano essere necessari per un'efficace segnalazione dell'inibina/antagonismo dell'attivina. Una di queste proteine ausiliarie, il recettore di tipo III del mwaciTGFβ, è stata trovata svolgere un ruolo come corecettore dell'inibina nelle linee cellulari ipofisarie.cite-ref-16-56-1[56]cite-ref-57[57]
Il recettore di tipo III del TGFβ, è un grande mwacwproteoglicano transmembrana che agisce come corecettore per il TGFβcite-ref-58[58] e le proteine morfogenetiche ossee (BMP).cite-ref-59[59] Diversi studi hanno dimostrato che l'attività antagonista competitiva dell'inibina nei confronti del rilascio di FSH mediato dall'activina è potenziata da questo recettore per cui l'inibina ha un'alta affinità (Ki = 0,6 nM). Mentre l'inibina ha una bassa affinità di legame per i recettori ActRII, la cotrasfezione di questo recettore con ActRII o ActRIIB potenzia il legame dell'inibina ai recettori dell'activina.cite-ref-60[60]
Genetica
Nell'uomo, il mwadsgene che codifica per la subunità α dell'inibina si trova sul mwadwcromosoma 2 (2q33-q36)cite-ref-13-61-0[61] ed è altamente conservata tra le specie (circa l'85% di omologia di sequenza in bovini, suini e umani).cite-ref-10-30-2[30] Il gene della subunità α dell'inibina umana è composto da due mwaeuesoni separati da un mwaeyintrone di 1,7 kb.cite-ref-62[62] La regione 5' non codificante della subunità α dell'inibina contiene elementi mwaespromotori strettamente regolati e altamente conservati: l'elemento di risposta al 12-O-tetradecanoil forbolo 13-acetato (TRE) e l'elemento di risposta al mwaewcAMP (CRE), i siti di legame GATA, i siti di legame del fattore steroideogenico (SF)-1 e gli elementi di legame Smad.cite-ref-63[63]cite-ref-64[64] Questi siti promotori sono regolati dalle proteine attivatore (AP)-1, AP-2, GATA, Smad3/4 e dalla proteina di legame al cAMP (CREB).cite-ref-0-3-13[3] Nel topo, sia INHAcite-ref-65[65] che INHBBcite-ref-13-61-1[61] risiedono sul mwagecromosoma 1, mentre INHBA si trova sul mwagicromosoma 13.cite-ref-66[66]
Nell'uomo, i geni delle subunità βA e βB si trovano rispettivamente sui mwaggcromosomi 7 (7p15-p13) e 2 (2cen-q13) (84). Il gene della subunità βA umana è costituito da tre esoni e una regione intronica di 2,6 kb. La regione non codificante 5' codifica per regioni promotrici conservate, i siti di legame TRE e CRE e i molteplici siti mwagkenhancer sono essenziali per la mwagoregolazione genica.cite-ref-17-67-0[67] La regione del promotore contiene la mwag8TATA box e diversi potenziali siti di legame per la proteina di specificità 1.cite-ref-14-68-0[68]
Il gene che codifica per la subunità βB umana è costituita da due esoni separati da un introne di 2,5 kb. In base all'analisi della mwahusequenza del DNA, non sono stati identificati elementi simili a TATA o CAAT, tuttavia, la regione del promotore è ricca di GC, con molteplici siti di legame per la proteina di specificità 1 e tre sequenze CRE.cite-ref-13-61-2[61] Due mwahomRNA della subunità βB di 3,8 kb e 4,8 kb sono presenti nei mwahstessuti umani,cite-ref-69[69] e nel ratto, l'origine è mappata a un sito di inizio trascrizionale alternativo.cite-ref-15-70-0[70]
L'espressione delle subunità α e βA dell'inibina è avviata dalle mwaiuRNA polimerasi a livello dei TATA box convenzionali.cite-ref-13-61-3[61]cite-ref-14-68-1[68] La subunità βB è priva dell'elemento TATA e di sequenze simili a mwai4CAAT, dunque la mwai8trascrizione è probabilmente avviata tramite un meccanismo differente. La trascrizione della subunità βB probabilmente coinvolge le regioni ricche di GC del promotore, SP-1 e AP-2.cite-ref-15-70-1[70]cite-ref-71[71] SP-1 può anche modulare l'espressione delle subunità α e βA dell'inibina. Sono stati identificati anche siti di legame GATA nelle regioni promotrici delle subunità α e βA dell'inibina e potrebbero agire come attivatori trascrizionali.cite-ref-72[72]cite-ref-73[73]
Le subunità α e βB dell'inibina sono espresse nelle cellule di Sertoli e di Leydig nei testicoli.cite-ref-74[74] Nelle ovaie, l'espressione delle subunità dell'inibina è stata riscontrata nelle cellule della granulosa e nelle cellule luteali in alcune specie.cite-ref-75[75] Negli esseri umani, le subunità dell'inibina sono rilevabili già a 51 giorni di mwakkgestazione nelle gonadi mwakoembrionali.cite-ref-76[76]
Oltre agli organi riproduttivi, l'inibina immunoreattiva è presente in una varietà di tessuti, tra cui le mwalaghiandole surrenali,cite-ref-77[77] l'mwaluocchio,cite-ref-78[78] il mwalopolmone, il mwalsrene, l'ipofisi e la mwalwmilza.cite-ref-79[79] L'espressione di mRNA delle subunità dell'inibina (α, βA e βB) è stata osservata anche nella mwameplacenta, nelle ghiandole surrenali, nel mwamimidollo osseo, nel rene, nel mwammmidollo spinale e nel mwamqcervello.cite-ref-80[80] Durante la gravidanza, l'inibina è espressa nella placenta,cite-ref-81[81]cite-ref-82[82] in particolare le subunità α e βB sono presenti nel mwanesinciziotrofoblasto placentare.cite-ref-83[83]
Regolazione
L'attivazione trascrizionale delle inibine nell'mwangovaio e nel testicolo è modulata dalle gonadotropine.cite-ref-84[84]cite-ref-85[85]cite-ref-86[86] L'FSH e l'LH aumentano i livelli di cAMP attraverso mwaourecettori di membrana accoppiati a proteine G, modulando così numerosi geni bersaglio a valle, inclusi i recettori delle gonadotropine, gli enzimi steroideogenici e le subunità di inibina e activina.cite-ref-87[87]cite-ref-88[88]cite-ref-89[89]
Il promotore della subunità α dell'inibina contiene siti di legame funzionali per il CREB e l'SF-1. Le interazioni dirette tra SF-1 e CREB portano a un sinergismo tra le vie del cAMP e di SF-1.cite-ref-90[90] L'attivazione dei recettori accoppiati a proteine G aumenta i livelli intracellulari di cAMP tramite l'attivazione dell'mwapcadenilato ciclasi con conseguente aumento del cAMP e all'attivazione della via della mwapgprotein-chinasi A, culminando nella fosforilazione di CREB.cite-ref-91[91]cite-ref-doi-org-92-0[92] Questa a sua volta stimola la trascrizione dell'inibina attraverso un'interazione mediata da CREB con il CRE nel promotore.cite-ref-17-67-1[67]cite-ref-doi-org-92-1[92]cite-ref-93[93]
Nuovi coattivatori come il dominio FHL2 interagiscono con i mwaq4recettori nucleari LRH-1 e SF-1, potenziando il legame di CREB e la segnalazione del cAMP, aumentando così l'espressione genica dell'inibina.cite-ref-94[94] Si ipotizza che a bassi livelli di espressione del gene della subunità α dell'inibina, SF-1 e CREB occupino rispettivamente i siti di legame di SF-1 e CRE. Tuttavia, durante lunghi periodi di aumento dei livelli di cAMP, si verifica un passaggio preferenziale a LRH-1 sul sito di legame di SF-1, mediato dalle vie MAPK e della mwarmfosfatidilinositolo-3-chinasi.cite-ref-95[95]
Molti geni, come quelli per le subunità βA e βB dell'inibina,cite-ref-96[96] i recettori FSH e LH,cite-ref-97[97] il mwasecitocromo P450 con clivaggio della catena lateralecite-ref-98[98] e la proteina regolatrice della steroideogenesi,cite-ref-99[99] subiscono cambiamenti drammatici nell'espressione durante l'mwasoovulazione e la luteinizzazione. Questi cambiamenti possono essere controllati da modifiche mwassepigenetiche come la mwaswmetilazione del DNA e la modificazione degli mwas0istoni.cite-ref-18-100-0[100]
In ratti, ovini, bovini e suini, l'espressione della subunità α dell'inibina rimane repressa nel mwatmcorpo luteo. Nel ratto, LRH-1, SF-1 e CREB mantengono questa repressione. Tuttavia, negli esseri umani, il corpo luteo secerne inibina durante la fase luteale del ciclo mestruale.cite-ref-101[101] Il repressore precoce inducibile del cAMP,cite-ref-102[102] la proteina CCAAT/enhancer binding βcite-ref-103[103] e i recettori nucleari orfani NR4A sono stati implicati nel mantenimento di questa repressione in risposta al picco di LH.cite-ref-0-3-14[3]
Tuttavia, l'espressione transitoria di questi fattori di trascrizione non spiega la repressione sostenuta nel corpo luteo. La metilazione del DNA e le modificazioni istoniche del promotore prossimale della subunità α dell'inibina sono basse nei mwauufollicoli preovulatori e ovulatori, ma aumentano nel corpo luteo. L'aumento della metilazione all'interno del CRE del promotore della subunità α durante la luteinizzazione impedisce a CREB di legarsi a questo sito.cite-ref-18-100-1[100]
In sintesi, la regolazione trascrizionale delle subunità dell'inibina è complessa e mediata da vari fattori di trascrizione, cofattori e coattivatori. Le esigenze fisiologiche del tipo di cellula/tessuto sono soddisfatte modulando questi fattori per ottenere una risposta appropriata.cite-ref-0-3-15[3]
Farmacologia e tossicologia
Effetti del composto e usi clinici
L'inibina sierica trova applicazione clinica come marcatore diagnostico nello mwaviscreening prenatale per la mwavmsindrome di Down e come marcatore prognostico della mwavqriserva ovarica nelle tecnologie di mwavuriproduzione assistita.cite-ref-0-3-16[3]
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