Zespół stwardnienia guzowatego (TSC) jest wieloukładowym zaburzeniem genetycznym spowodowanym mutacją mutacją w genach Tsc1 lub Tsc2, która prowadzi do nadmiernej aktywacji szlaku szlaku mTOR, kluczowego szlaku sygnalizacyjnego dla plastyczności synaptycznej. TSC charakteryzuje się charakteryzuje się łagodnymi guzami powstającymi w różnych narządach i ciężkimi objawami neuropsychiatrycznymi, takimi jak objawy neuropsychiatryczne, takie jak padaczka, niepełnosprawność intelektualna, autyzm, lęk i zachowania depresyjne. Rapamycyna jest silnym inhibitorem mTOR i jest skuteczna w leczeniu padaczki. jej skuteczność w leczeniu padaczki i objawów neurologicznych pozostaje nieuchwytna. W modelu mysim, w którym Tsc1 został usunięty w embrionalnych telencefalicznych neuronalnych komórkach macierzystych analizowaliśmy zachowania lękowe i depresyjne za pomocą labiryntu podwyższonego plus labirynt (EPM), test otwartego pola (OFT), test wymuszonego pływania (FST) i zawieszenie ogona (TST), po przewlekłym podawaniu rapamycyny. Ponadto przeprowadzono analizę widmową przeprowadzono analizę spektralną tła EEG. Myszy zmutowane leczone rapamycyną wykazywały zmniejszenie fenotypu podobnego do lęku i depresji, jak pokazano w testach EPM/OFT i FST. Wyniki te były zgodne z wynikami widma mocy EEG. wyniki. Te same efekty rapamycyny zaobserwowano u myszy typu dzikiego. Warto zauważyć, że u zwierząt heterozygotycznych nie zaobserwowaliśmy żadnych zmian EEG i / lub behawioralnych po leczeniu rapamycyną. po leczeniu rapamycyną. Wszystkie te wyniki sugerują, że zarówno Delecja TSC1 i przewlekłe leczenie rapamycyną mogą odgrywać rolę w modulowaniu zachowanie i aktywność mózgu, a także wskazują na potencjalną przydatność analiza EEG w tle w śledzeniu dysfunkcji mózgu równolegle z testami behawioralnymi. --- Stwardnienie guzowate, spowodowane mutacjami germinalnymi w genach TSC1 lub TSC2, jest jest związana z nieprawidłową regulacją szlaku sygnałowego ssaczego celu rapamycyny (mTOR), co skutkuje wzrostem guzów, w tym naczyniakomięśniakotłuszczaków nerek (ang. angiomyolipomas (AML). AML mogą powodować nadciśnienie, niewydolność nerek i spontaniczny krwotok zagrażający życiu. Wcześniej w leczeniu AML konieczne były interwencje inwazyjne. były wymagane do leczenia AML. Od niedawna inhibitory mTOR są stosowane jako jako leczenie ukierunkowane molekularnie w leczeniu AML. Przedstawiamy tutaj przypadek pediatrycznego z TSC, u którego sirolimus został z powodzeniem zastosowany do zatrzymania wzrostu nerkowych AML. wzrostu nerkowych AML. --- Homolog Ras wzbogacony w mózgu (Rheb) reprezentuje unikalną grupę małych GTPaz. GTPazy i dzieli umiarkowaną tożsamość sekwencji z podrodziną Ras/Rap. Działa działa za sygnalizacją składników odżywczych jako bezpośredni cel kompleksu stwardnienia guzowatego stwardnienia guzowatego (TSC) i przed mTOR/S6K1/4EBP w szlaku sygnalizacji insulinowej. szlaku insuliny. Domena GTPazowa ludzkiego Rheb (hRheb) została rekombinowana wyrażona w Escherichia coli, oczyszczona i kokrystalizowana w kompleksach z GDP, GTP i GppNHp przy użyciu metody dyfuzji par w wiszącej kropli. Kryształy kompleksu hRheb-GDP należą do grupy przestrzennej P2(1)2(1)2(1), z parametrami komórki elementarnej a = 44.5, b = 52.3, c = 70.6 A. Kompleks hRheb-GppNHp krystalizował w dwóch formach krystalicznych w dwóch formach krystalicznych: jedna ma taką samą grupę przestrzenną i parametry komórki elementarnej jak kompleks hRheb-GDP, a druga należy do grupy przestrzennej C222(1), z parametry komórki elementarnej a = 102,9, b = 99,2, c = 48,0 A. Kompleks hRheb-GTP również krystalizował w dwóch formach krystalicznych krystalizował również w dwóch formach krystalicznych: jedna należy do grupy przestrzennej C222(1), z parametry komórki elementarnej a = 102,4, b = 98,3, c = 47,9 A, a druga należy do grupy przestrzennej grupy przestrzennej P2(1), z parametrami komórki elementarnej a = 77,3, b = 47,9, c = 71,9 A, beta = 89,0 stopni. Wszystkie te kryształy dyfrakcjonują promieniowanie rentgenowskie z rozdzielczością lepszą niż 2,8 A a co najmniej jeden zestaw danych dyfrakcyjnych został zebrany dla każdej kryształów przy użyciu własnego dyfraktometru R-AXIS IV++. Badania strukturalne hRheb w kompleksach z różnymi substratami mogą zapewnić wgląd w rozpoznawania i specyficzności substratu oraz mechanizmu katalitycznego Rhebs ssaków i rzucić światło na biologiczne funkcje Rhebs w szlaku sygnałowym mTOR w szlaku sygnałowym mTOR. --- Ogniskowa dysplazja korowa (FCD) typu IIB jest wadą rozwojową kory mózgowej charakteryzującą się obecnością komórek balonowych. charakteryzująca się obecnością komórek balonowatych. Komórki te mają cechy fenotypowe komórek olbrzymich występujących w zespole stwardnienia guzowatego (TSC), ale związek między FCD typu IIB i TSC nie jest dobrze ustalony. TSC jest autosomalnym dominującym zaburzeniem spowodowanym mutacją w jednym z dwóch genów: TSC1, kodującego hamartynę, i TSC2, kodującego tuberynę. Oba białka tworzą kompleks kompleks hamujący szlak sygnałowy mTOR, a tym samym regulują wielkość i proliferację komórek. proliferację. W tym badaniu oceniono ekspresję tuberyny i hamartyny pod mikroskopem konfokalnym w sześciu przypadkach FCD typu komórek balonowych Taylora. Trzech pacjentów spełniało kryteria kliniczne TSC. U trzech innych pacjentów TSC wykluczono na podstawie panelu badań klinicznych i radiologicznych. Dodatkowo, dwa przypadki FCD typu I i 3 próbki prawidłowej tkanki mózgowej wykorzystano jako grupę referencyjną. wykorzystano jako grupę referencyjną. Stwierdziliśmy utratę ekspresji tuberyny i hamartyny w zmianach FCD typu IIB u pacjentów z TSC. W sporadycznych przypadkach FCD typu IIB, tylko kilka komórek tuberyny i hamartyny wykryto w biało-szarej i w głębszych częściach istoty białej. Komórki balonu korowego wykazały utratę zarówno tuberyny, jak i hamartyny. W przeciwieństwie do tego, ekspresja tuberyny i hamartyny w próbkach FCD typu I była silna, podobnie jak w normalnej tkance mózgowej. Podsumowując, utrata ekspresji produktów TSC1 i TSC2 w komórkach balonowych dysplazji korowej typu IIB u pacjentów związanych z TSC i sporadycznych pacjentów sugeruje, że że FCD typu IIB może reprezentować ogniskową postać TSC. --- Zrozumienie mechanizmów, za pomocą których organizmy wielokomórkowe regulują wzrost komórek, narządów i ciała ma znaczenie dla biologii rozwoju i badań nad chorobami związanymi ze wzrostem, takimi jak rak. badań nad chorobami związanymi ze wzrostem, takimi jak rak. Tutaj opisujemy nowy efektor w kontroli wzrostu, małą GTPazę Rheb (homolog Ras wzbogacony w mózgu). Mutacje w genie Rheb u Drosophila melanogaster zostały wyizolowane jako inhibitory wzrostu. inhibitory wzrostu, podczas gdy nadekspresja Rheb promowała wzrost komórek. Nasze analizy genetyczne i biochemiczne sugerują, że Rheb funkcjonuje poniżej supresorów nowotworów supresorów guza Tsc1 (stwardnienie guzowate 1)-Tsc2 w szlaku sygnalizacyjnym TOR (target of rapamycyny) w celu kontrolowania wzrostu i że głównym czynnikiem efektorowym funkcji Rheb jest rybosom. Rheb jest rybosomalna kinaza S6 (S6K). --- Sygnalizacja insulinowa jest silnym stymulatorem wzrostu komórek i została zaproponowana funkcjonować, przynajmniej częściowo, poprzez konserwatywną kinazę białkową TOR (target rapamycyny) [poprawione]. Ostatnie badania sugerują, że kompleks stwardnienia guzowatego kompleks Tsc1-Tsc2 może łączyć sygnalizację insulinową z aktywnością TOR [poprawione]. Jednak mechanizm regulacyjny pozostaje niejasny i najprawdopodobniej zaangażowane są dodatkowe składniki. składniki są najprawdopodobniej zaangażowane. W badaniu przesiewowym nowych regulatorów wzrostu, zidentyfikowaliśmy Rheb (Ras homologue enriched in brain), członka nadrodziny Ras Ras nadrodziny białek wiążących GTP. Zwiększony poziom Rheb u Drosophila melanogaster promują wzrost komórek i zmieniają kinetykę cyklu komórkowego w wielu tkankach. tkankach. W tkankach mitotycznych nadekspresja Rheb przyspiesza przejście przez fazę fazę G1-S bez wpływu na szybkość podziału komórek, podczas gdy w tkankach endoreplikacyjnych tkankach, Rheb zwiększa ploidię DNA. Mutacja Rheb zawiesza wzrost larwalny i zapobiega progresji z pierwszego do drugiego stadium rozwojowego. Testy genetyczne i biochemiczne wskazują, że Rheb funkcjonuje w szlaku sygnalizacyjnym insuliny za Tsc1-Tsc2 i przed TOR. Poziomy mRNA rheb są szybko indukowane w odpowiedzi na odpowiedzi na głód białkowy, a nadekspresja Rheb może napędzać wzrost komórek w głodzonych zwierząt, co sugeruje rolę Rheb w żywieniowej kontroli wzrostu komórek. wzrostu komórek.
Który szlak sygnalizacyjny jest zaangażowany w stwardnienie guzowate?
Stwardnienie guzowate jest wieloukładową chorobą genetyczną spowodowaną mutacją w genie TSC1 lub TSC2, która prowadzi do hiperaktywacji szlaku sygnałowego mTOR, a następnie dysregulacji kontroli wzrostu komórek.