Receptor GPER nowy gracz w sygnalizacji estrogenowej

Transkrypt

1 Receptor GPER nowy gracz w sygnalizacji estrogenowej Adam I. Cygankiewicz Damian Jacenik Wanda M. Krajewska Katedra Cytobiochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki, Łódź Katedra Cytobiochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki, ul. Pomorska 141/143, Łódź; tel.: (42) , faks: (42) , wmkraj@biol.uni.lodz.pl Artykuł otrzymano 20 października 2014 r. Artykuł zaakceptowano 16 grudnia 2014 r. Słowa kluczowe: GPER, receptor estrogenów oddziałujący z białkami G, sygnalizacja estrogenowa Wykaz skrótów: EGFR (ang. epidermal growth factor receptor) receptor czynnika wzrostu naskórka; ER (ang. estrogen receptor) receptor estrogenów; ERK (ang. extracellular regulated kinase) kinaza regulowana sygnałem zewnątrzkomórkowym; GPCR (ang. G protein-coupled receptor) rodzina receptorów zawierających siedem domen transmembranowych i oddziałujących z białkami G; GPER (ang. G protein- -coupled estrogen receptor) receptor estrogenów oddziałujący z białkami G; HB-EGF (ang. heparin-binding EGF-like growth factor) czynnik wzrostu naskórka wiążący heparynę; MMP (ang. matrix metalloproteinase) metaloproteinaza macierzy zewnątrzkomórkowej; SERD (ang. selective estrogen receptor-down regulator) selektywne negatywne regulatory receptorów estrogenów; SERM (ang. selective estrogen receptor modulator) selektywne modulatory receptorów estrogenów STRESZCZENIE Najnowsze badania wykazują, że estrogeny oddziałują na komórki i tkanki nie tylko za pośrednictwem dwóch kanonicznych receptorów estrogenów ERα i ERβ, ale także poprzez receptor oddziałujący z białkami G, określany obecnie akronimem GPER, poprzednio GPR30, należący do nadrodziny receptorów zawierających siedem domen transmembranowych. Receptor GPER okazał się być odpowiedzialny zarówno za uruchamianie szybkiej niegenomowej odpowiedzi na estrogeny, jak i regulację transkrypcji. Za pośrednictwem receptora GPER aktywowane są szlaki sygnalizacyjne MAPK i PI3K, ma miejsce aktywacja cyklazy adenylanowej i uwalnianie jonów wapnia z wewnątrzkomórkowych magazynów, a także ekspresja genów, w tym FOS i CTGF. Identyfikacja agonistów i antagonistów receptora GPER pozwoliła na pełniejsze poznanie udziału sygnalizacji estrogenowej w biologii i patobiologii tkanek hormonozależnych, jak również znaczenia w terapiach estrogenowych i antyestrogenowych. Stosowane w różnych schematach leczenia antyestrogeny takie jak tamoksyfen, raloksyfen czy fulwestrant okazały się być agonistami receptora GPER, co niewątpliwie nie pozostaje bez znaczenia dla skuteczności stosowanej terapii. WPROWADZENIE Estrogeny należą do hormonów steroidowych odpowiedzialnych za prawidłowy rozwój i utrzymanie homeostazy organizmu. Zaburzenia szlaków sygnalizacyjnych w odpowiedzi na estrogeny są przyczyną/skutkiem wielu patologii takich jak nowotwory, choroby układu krążenia, choroby neurodegeneracyjne, metaboliczne czy układu odpornościowego. W klasycznym szlaku sygnalizacji estrogenowej uczestniczą receptory jądrowe ERα i ERβ (ang. estrogen receptor) o funkcji czynników transkrypcyjnych. Estrogeny wiążą się z receptorami ERα i ERβ, które w wyniku zmian konformacyjnych i odłączeniu białek opiekuńczych HSP (ang. heat shock protein) ulegają homo- lub heterodimeryzacji i translokacji do jądra komórkowego, gdzie oddziałując bezpośrednio z sekwencjami regulatorowymi ERE (ang. estrogen response element) zlokalizowanymi w regionach promotorów i enhancerów lub pośrednio w wyniku oddziaływania z innymi czynnikami transkrypcyjnymi regulują ekspresję genów docelowych na tak zwanej drodze genomowej. Ten szlak sygnalizacyjny nie wyjaśnia jednak szybkich zmian w metabolizmie komórek po ekspozycji na estrogeny. Poza klasycznym modelem transmisji sygnału indukowanej przez układ receptor/ligand zidentyfikowane zostały mechanizmy niegenomowe, w których biologiczne efekty estrogenów nie wynikają z oddziaływania receptorów estrogenów bezpośrednio czy pośrednio z DNA. Wyniki badań pokazują, że w niegenomowe mechanizmy działania estrogenów zaangażowane są receptory estrogenów związane z błoną komórkową [1-5]. W 2000 roku Filardo i wsp. [6] wykazali, że szybka odpowiedź na 17β-estradiol (E2) wynika z aktywacji kinaz ERK (ang. extracellular regulated kinase) w sposób niezależny od kanonicznych receptorów ERα i ERβ, a zależny od zawierającego siedem domen transbłonowych sierocego receptora oddziałującego z białkami G. Receptor ten określony jako GPR30 (ang. G protein-coupled receptor 30) zidentyfikowany został w drugiej połowie lat 90. [7-11]. W 2005 roku Thomas i wsp. [12] oraz Revankar i wsp. [13] udowodnili, że 17β-estradiol jest ligandem receptora GPR30, który uczestniczy w sygnalizacji estrogenowej na drodze niegenomowej. W obecności estrogenów w komórkach transfekowanych receptorem GPR30 stwierdzono wzrost przekaźników sygnału drugiego rzędu, tj. camp i jonów wapnia. Na podstawie homologii sekwencji oraz mechanizmu działania receptor GPR30 zaklasyfikowany został do klasy I nadrodziny receptorów zawierających siedem domen transbłonowych (7TM, ang. seven transmembrane) oddziałujących z białkami G (GPCR, ang. G protein-coupled receptor) i określony akronimem GPER (ang. G protein-coupled estrogen receptor) w 2007 roku [14,15]. Synonima- 52

2 mi rekomendowanego akronimu GPER są: GPER1, GPR30, CEPR, CMKRL2, DRY12, FEG-1, LERGU, LERGU2, LyCPR, GPCR-Br. Receptor GPER jest obecny w wielu komórkach i tkankach. Jego produkcję stwierdzono między innymi w jajnikach, macicy, łożysku, jądrach, prostacie, szpiku kostnym, węzłach chłonnych, grasicy, kościach, mięśniach gładkich i szkieletowych, mózgu, naczyniach krwionośnych, sercu, płucach, nerkach, wątrobie czy jelicie. W odpowiedzi na sygnał zewnątrzkomórkowy receptor GPER poprzez szybki niegenomowy mechanizm wydaje się regulować wiele fizjologicznych funkcji organizmu w sposób nie tylko niezależny od klasycznych receptorów ER, ale często wywołując odmienny w stosunku do nich efekt biologiczny. Wykazano, że receptor GPER odgrywa rolę w rozwoju i funkcjonowaniu układu rozrodczego, mineralizacji kości, regulacji gospodarki energetycznej, ciśnienia krwi i czynności skurczowej serca, reakcji odpornościowych i stanów zapalnych oraz sprawności poznawczej i neuroprotekcji [15]. GEN RECEPTORA GPER Pierwsze doniesienia o identyfikacji genu receptora GPER pochodzą z ostatniej dekady ubiegłego wieku [7,16]. Gen dla ludzkiego receptora GPER składa się z trzech eksonów i położony jest na krótkim ramieniu chromosomu 7 w prążku 22 (7p22). Sekwencja kodująca funkcjonalne białko znajduje się w eksonie trzecim ( gov/gene/2852). Porównanie sekwencji cdna dla receptora GPER ujawniło 95% podobieństwo genu GPER chomika, myszy, szczura oraz człowieka [17]. Analiza bioinformatyczna genu GPER wskazuje na obecność wielu potencjalnych miejsc wiązania czynników transkrypcyjnych. W regionie flankującym kodujący koniec 5 genu GPER zweryfikowane zostało eksperymentalnie miejsce AP-1 (ang. activation protein-1 site). W regulacji syntezy receptora GPER udowodniono udział czynników wzrostu EGF (ang. epidermal growth factor) i TGFα (ang. tumor growth factor α) oraz białka FOS (ang. FBJ osteosarcoma) [18-20]. W rejonie genu GPER stwierdza się występowanie ponad 300 polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNP, ang. single nucleotide polymorphism; gov/snp/?term=gper). Znaczenie wariantów polimorficznych genu GPER nie jest poznane. Dotychczasowe wyniki badań sugerują, że SNPs rs , rs i rs w regionie 5 -UTR oraz rs i rs w regionie 3 -UTR mogą odgrywać rolę w regulacji ekspresji genu GPER. Natomiast SNP rs zlokalizowany w obrębie regionu kodującego może prowadzić do zmiany struktury i funkcji białka GPER w wyniku wymiany reszty Pro na Leu w pozycji 16. łańcucha polipeptydowego. Statystycznie istotną korelację polimorfizmu rs i ekspresji genu GPER stwierdzono w komórkach limfoblastycznych [21]. Badania pacjentek ze zdiagnozowanym nowotworem piersi wskazują, że w przypadku polimorfizmu rs układ alleli A i G koreluje z syntezą receptorów estrogenów i progesteronu, natomiast polimorfizm rs i rs wykazuje związek z wielkością i stopniem zaawansowania histologicznego nowotworu oraz obecnością przerzutów do węzłów chłonnych [22]. W przypadku przypadku SNPs rs i rs stwierdzono statystycznie częstsze występowanie homozygoty AA u pacjentów cierpiących na nasieniaki niż w populacji kontrolnej [23]. Pomimo, że nie wykazano statystycznych różnic między grupą pacjentów cierpiących na idiopatyczną skoliozę a grupą kontrolą, wydaje się, że SNPs rs , rs i rs mogą być zaangażowane w rozwój tej patologii [24]. STRUKTURA RECEPTORA GPER Receptor GPER zbudowany jest z pojedynczego łańcucha polipeptydowego o masie cząsteczkowej około 42 kda, który zawiera 375 reszt aminokwasowych. Na podstawie homologii strukturalnej zaliczany jest on do klasy I receptorów 7TM zbliżonych do rodopsyny. W jego strukturze, podobnie jak w przypadku wszystkich receptorów 7TM, występuje siedem hydrofobowych regionów α-helikalnych stanowiących domeny transbłonowe (TM, ang. transmembrane). Sugeruje się, że α-helisy tworzą reszty aminokwasowe w pozycjach 63-84, , , , , oraz Kolejne α-helisy połączone są ze sobą trzema pętlami zarówno po stronie zewnątrzkomórkowej (ECL, ang. extracellular loop), jak i wewnątrzkomórkowej, cytoplazmatycznej (ICL, ang. intracellular loop). Na pograniczu trzeciej domeny transbłonowej (TM3) i drugiej pętli wewnątrzkomórkowej (ICL2) zlokalizowany jest charakterystyczny dla receptorów 7TM klasy I motyw sekwencyjny Asp-Arg-Tyr. Obecność zachowanych w ewolucji dwóch reszt cysteiny w pętlach zewnątrzkomórkowych ECL1 (Cys 130 ) oraz ECL2 (Cys 205/207 ) sugeruje tworzenie się mostka disiarczkowego. N-koniec białka znajdujący się po stronie zewnątrzkomórkowej charakteryzuje się obecnością N-acetylowanej reszty metioniny oraz trzech potencjalnych miejsc N-glikozylacji (Asn 25, Asn 32, Asn 44 ). Na podstawie homologii z receptorami 7TM klasy I białka G łączą się z receptorem GPER najprawdopodobniej poprzez trzecią pętlę cytoplazmatyczną (ICL 3) [7-11,17,25,26]. LOKALIZACJA RECEPTORA GPER Chociaż receptor GPER zaliczany jest do błonowych receptorów estrogenów (mer, ang. membrane-bound estrogen receptor), to jego lokalizacja w komórce nie jest jednoznacznie określona. W 2005 roku Revankar i wsp. [13] opublikowali wyniki badań wskazujące, że receptor GPER zlokalizowany jest w siateczce śródplazmatycznej. W tym samym roku Thomas i wsp. [12] dostarczyli dowodów sugerujących, że receptor GPER, podobnie jak receptory 7TM, związany jest z błoną komórkową. W kolejnych doświadczeniach Revankar i wsp. [27] wykorzystując pochodne estrogenów o różnej zdolności przechodzenia przez błonę komórkową, potwierdzili wewnątrzkomórkową lokalizację receptora GPER w linii komórkowej fibroblastów nerki małpy zielonej COS7. Obecność receptora GPER w siateczce śródplazmatycznej stwierdzono również w komórkach jajników chomika, a także w linii embrionalnych komórek ludzkiej nerki HEK- 293 oraz w liniach komórkowych wywodzących się z komórek nowotworowych HEC-50 i MDA-MB231 [28,29]. Lin i wsp. [30] udowodnili współwystępowanie receptora GPER i kalneksyny, markera siateczki śródplazmatycznej, Postępy Biochemii 61 (1)

3 w komórkach endometrium H-38. Wewnątrzkomórkową lokalizację, ale związaną z aparatem Golgiego sugerują badania neuronów oksytocynoergicznych oraz neuronów hipokampa [31,32]. Lokalizację cytoplazmatyczną receptora GPER potwierdzają również badania spermatocytów szczura [33]. Natomiast w linii komórek śródbłonka naczyń krwionośnych HUVEC (ang. human umbilical vein endothelial cells) czy w komórkach CAF (ang. cancer assiociated fibroblasts) receptor GPER został zlokalizowany głównie w jądrach komórkowych [34-36]. Z kolei wyniki badań neuronów piramidowych CA2 hipokampa szczura, komórek HEK-293 transfekowanych GPER cdna oraz jajników Micropogonias undulatus jednoznacznie wskazują na lokalizację receptora GPER w błonie komórkowej [37-40]. Li i wsp. [41] wykorzystując barwienie immunofluoroscencyjne i analizę za pomocą skaningowego konfokalnego mikroskopu laserowego zaobserwowali, że również w oocytach myszy, dojrzewających zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo, receptor GPER zlokalizowany jest w błonie komórkowej. Jak stwierdzono w przypadku myometrium, błony mięśniowej macicy, receptor GPER często współwystępuje w błonie komórkowej z kaweoliną [42]. Nie można wykluczyć, że błonowa, cytoplazmatyczna lub jądrowa lokalizacja receptora GPER zależy od typu komórek, a w określonym typie komórek od określonych czynników wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych, mechanizmów dojrzewania oraz statusu receptora. Cheng i wsp. [43] analizując lokalizację receptora GPER w kanalikach nerkowych stwierdzili jego lokalizację wewnątrz komórki w przypadku kanalików dystalnych i pętli Henlego, a w błonie komórkowej w przypadku kanalików proksymalnych. Badania nad lokalizacją receptora GPER w linii komórkowej osteocytów MLO-Y4 wykazały, że znakowany fluoroscencyjnie receptor GPER, chociaż widoczny głównie w błonie komórkowej, obecny jest również w cytoplazmie. Jednocześnie w swoich badaniach Ren i Wu [44] wykluczyli lokalizację receptora GPER w jądrach komórkowych. Chevalier i wsp. [23,45] sugerują, że w przypadku nasieniaka, nowotworu germinalnego jąder, około 20% receptora GPER znajduje się w błonie komórkowej, a pozostałe 80% w cytoplazmie. Błonową i cytoplazmatyczną lokalizację potwierdzają wyniki badań Sanden i wsp. [46]. Sugerują one, że w liniach nabłonkowych komórek nerki psa MDCK oraz raka przewodowego piersi T47-D receptor GPER związany jest z filamentami pośrednimi, a nie siateczką śródplazmatyczną, aparatem Golgiego czy mikrotubulami. Funakoshi i wsp. [37] wykazali, że w komórkach HeLa wywodzących się z raka szyjki macicy, transfekowanych FLAG-GPER, receptor GPER w obecności 17β-estradiolu ulega translokacji z błony komórkowej do cytoplazmy. Na translokację receptora GPER wskazują również wyniki badań Wanga i wsp. [28] oraz Chenga i wsp. [47,48], którzy sugerują, że receptor GPER na drodze endocytozy przemieszcza się z błony komórkowej do cytoplazmy. Efekt biologiczny receptora GPER wydaje się zależeć od jego poziomu w błonie komórkowej [49]. SZLAKI SYGNALIZACYJNE AKTYWOWANE PRZEZ RECEPTOR GPER Receptor GPER poprzez zarówno heterodimer βγ białek G, jak i podjednostkę Gα s indukuje wiele szlaków przekazywania sygnałów, m. in. aktywując kinazy MAPK (ang. mitogen activated protein kinases) i PI3K (ang. phosphoinositide 3-kinase), fosfolipazę C (PLC) czy cyklazę adenylanową (AC) [6,12,13,50-52]. Szlaki sygnałowe indukowane za pośrednictwem receptora GPER przedstawia rycina 1. Uruchomienie szlaku kinaz MAPK czy PI3K odbywa się wyniku transaktywacji receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR, ang. epidermal growth factor receptor) [6]. Za przekazanie sygnału odpowiada heterodimer βγ białek G, który aktywuje niereceptorową kinazę tyrozynową SRC (ang. sarcoma), która z kolei poprzez białko adaptorowe SHC (ang. Src homology 2 domain containing) oddziałuje z integryną α5β1. Rycina 1. Transaktywacja receptora EGFR (oznaczona kolorem ciemnoniebieskim) i główne szlaki sygnalizacyjne aktywowane przez receptor GPER (oznaczone kolorem jasnoniebieskim). AC (ang. adenylate cyclase) cyklaza adenylanowa; AKT (ang. Ak strain transforming murine thymoma viral oncogene) serynowo-treoninowa kinaza białek; CTGF (ang. connective tissue growth factor) czynnik wzrostu tkanki łącznej; DAG (ang. diacylglycerol) 1,2-diacyloglicerol; EGFR (ang. epidermal growth factor receptor) receptor czynnika wzrostu naskórka; ERK (ang. extracellular regulated kinase) kinazy regulowane sygnałem zewnątrzkomórkowym; FOS (ang. FBJ osteosarcoma) białko wchodzące w skład czynnika transkrypcyjnego AP-1 (ang. activating protein 1); G α/β/γ (ang. G protein subunit) podjednostki białka G; GPER (ang. G protein-coupled estrogen receptor) receptor estrogenów oddziałujący z białkami G; HB-EGF (ang. heparin-binding EGF-like growth factor) czynnik wzrostu naskórka wiążący heparynę; IP3 (ang. inositol triphosphate) inozytolo-1,4,5-trisfosforan; MAPK (ang. mitogen activated protein kinases) kinazy aktywowane mitogenami; MEK (ang. MAPK/ERK kinase) kinazy MAPK regulowane przez sygnały zewnątrzkomórkowe; MMP (ang. matrix metalloproteinase) metaloproteinaza macierzy zewnątrzkomórkowej; PI3K (ang. phosphatidylinositol 3-kinase) 3-kinaza fosfatydyloinozytolu; PKA (ang. protein kinase A) kinaza białek A; PKC (ang. protein kinase C) kinaza białek C; PLC (ang. phospholipase C) fosfolipaza C; RAF (ang. rapidly accelerated fibrosarcoma) kinaza serynowo-treoninowa; RAS (ang. rat sarcoma) małe białko G; SHC (ang. Src homology 2 domain containing) białko adaptorowe zawierające domenę homologiczną do domeny 2 kinazy SRC; (ang. sarcoma) niereceptorowa kinaza tyrozynowa 54

4 Powstający kompleks, w sposób zależny od fibronektyny, aktywuje metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej (MMP, ang. matrix metalloproteinases), które ze związanego z błoną komórkową prekursora czynnika wzrostu naskórka wiążącego heparynę pro-hb-egf (ang. heparin-binding EGF-like growth factor) uwalniają dojrzałą, aktywną formę HB-EGF. Czynnik HB-EGF wiąże się z receptorem EGFR, co w konsekwencji prowadzi do aktywacji białka RAS (ang. rat sarcoma) i ostatecznie za pośrednictwem kinazy serynowo-treoninowej RAF (ang. rapidly accelerated fibrosarcoma) do aktywacji kinazy ERK (ang. extracellular signal-regulated kinase), a za pośrednictwem kinazy PI3K do aktywacji kinazy AKT (ang. Ak strain transforming murine thymoma viral oncogene) [13,49,51,53-55]. Sugeruje się, że transaktywacja receptora EGFR odbywa się nie tylko przy udziale integryny α5β1, ale również kinazy sfingozyny [56]. Receptor GPER poprzez podjednostkę Gα s uczestniczy w aktywacji cyklazy adenylanowej [12,38,52,57]. Wzrost poziomu camp prowadzi do aktywacji kinazy PKA i w konsekwencji fosforylacji czynnika transkrypcyjnego CREB (ang. camp response element binding protein) czy aktywacji ścieżek sygnałowych w mięśniach gładkich naczyń krwionośnych [58-60]. Wyniki badań sugerują, że receptor GPER uczestniczy również w powstawaniu inozytolo-1,4,5-trisfosforanu (IP 3 ), mobilizacji jonów wapnia i aktywacji kinaz PKC, a także niektórych kanałów jonowych [13,38,61-67]. W 2014 roku Pupo i wsp. [68] udowodnili, że 17β-estradiol poprzez receptor GPER aktywuje szlak Notch i w konsekwencji wzrost zawartości represorów transkrypcji HES1 (rodzina bhlh) i SNAIL1 (rodzina Zinc-finger) zależnych od wewnątrzkomórkowej domeny Notch1 (N1ICD, ang. Notch1 intracellular domain) uwalnianej w wyniku działania γ-sekretazy. Jak wykazały liczne eksperymenty, receptor GPER, obok udziału w szybkiej odpowiedzi na estrogeny poprzez niegenomowe mechanizmy, wydaje się regulować ekspresję określonych genów, w tym własnego genu GPER, na drodze genomowej w sposób niezależny od receptora ERα [18,20,50,59,69-71]. Do genów aktywowanych w obecności estrogenów przez receptor GPER poprzez mechanizmy zależne od EGFR i ERK należą geny kodujące białka wczesnej odpowiedzi FOS (ang. FBJ osteosarcoma) i EGR1 (ang. early growth response 1) czy czynnik wzrostu tkanki łącznej CTGF (ang. connective tissue growth factor), a także geny cyklin A, D i E [35,72-79]. Ponadto jądrowa lokalizacja receptora GPER, w którą zaangażowana jest importyna, wydaje się być związana z jego aktywnością jako czynnika transkrypcyjnego [36]. Wyniki badań De Francesco i wsp. [79] wskazują, że w warunkach hipoksji receptor GPER w kompleksie z czynnikiem transkrypcyjnym HIF-1α (ang. hypoxia inducible factor-1α) rekrutowany jest do regionu promotorowego genu kodującego proangiogenny czynnik wzrostu VEGF (ang. vascular endothelial growth factor). Wykazano również, że w obecności 17β-estradiolu receptor GPER w kompleksie ze zaktywowanym receptorem EGFR (zawierającym resztę fosfotyrozyny w pozycji 1173) lokalizuje się w regionie promotorowym cykliny D1. Mechanizm pozwalający na jądrową lokalizację tych dwóch błonowych receptorów pozostaje jednak niewyjaśniony [35]. LIGANDY RECEPTORA GPER Naturalnym, występującym w organizmie wspólnym ligandem receptora GPER oraz kanonicznych receptorów ERα i ERβ jest 17β-estradiol, będący małą cząsteczką bez elastyczności konformacyjnej [12,13]. Wykazano, że 17β-estradiol aktywuje kinazy MEK/ERK szlaku MAPK, zarówno w komórkach zawierających receptory estrogenów ERα i ERβ, jak i w komórkach pozbawionych tych receptorów, promując ich proliferację i potencjał inwazyjny [80]. Współwystępowanie receptora GPER i znakowanego fluorescencyjnie estradiolu oraz testy wiązania agonistów potwierdzają, że ligandem receptora GPER jest 17β-estradiol [81-83]. Nieaktywny izomer estradiolu, tj. 17α-estradiol nie wywołuje odpowiedzi wapniowej za pośrednictwem receptora GPER nawet w stężeniu 1000-krotnie przewyższającym stężenie 17β-estradiolu [13]. Również estron i estriol wykazują niskie powinowactwo do receptora GPER, chociaż jak wykazały ostatnie badania estriol w wysokich stężeniach hamuje kinazy ERK, ekspresję genów kodujących białka FOS i CTGF oraz proliferację ER-negatywnej linii komórek gruczolaka piersi SKBR3, co sugeruje, że jest antagonistą receptora GPER [12,84]. Ligandem receptora GPER okazał się również metabolit estrogenu, tj. 2-metoksyestradiol [85]. Inne sterydy jak progesteron, kortyzol, testosteron nie wykazują powinowactwa do receptora GPER [12]. Natomiast szybka odpowiedź na aldosteron z udziałem receptora GPER może zależeć od typu komórek i tkanek [43,86]. Analiza bibliotek związków syntetycznych oraz badania in silico pozwoliły na zidentyfikowanie ligandów wykazujących selektywne działanie wobec receptora GPER. Należą do nich niesteroidowy agonista G-1 oraz związki o działaniu antagonistycznym G-15 i G-36 będące pochodną chinoliny, które nie wykazują powinowactwa do receptorów ERα i ERβ [64,65,87]. W badaniach na liniach komórkowych gruczolaka endometrium HEC-1A i RL95-2 zawierających receptor GPER, w odpowiedzi na G-1 zaobserwowano zależne od jego stężenia zahamowanie wzrostu komórek. Natomiast w linii komórek gruczolaka endometrium HEC-1B pozbawionych receptora GPER nie obserwowano takiego efektu [88]. Udowodniono, że G-15 za pośrednictwem receptora GPER hamuje wzrost linii komórkowych raka płaskonabłonkowego jamy ustnej SCC4 i HSC-3, czemu towarzyszy wzrost poziomu cykliny E oraz spadek aktywności kinazy CDK1 i fosfatazy tyrozynowej CDC25C regulujących wejście komórki w mitozę, a także spadek poziomu fosforylacji kinaz AKT, ERK, p38 i IKKα/β (ang. iкb kinase α/β). G-15 za pośrednictwem receptora GPER nie tylko indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego na etapie G2/M, ale również indukuje apoptozę i autofagię wywołując zależne od dawki proteolityczne rozszczepienie polimerazy poli(adp-rybozy) (PARP, ang. poly(adp-ribose) polymerase), aktywację kaspazy 3 i kaspazy 9 oraz obniżenie syntezy prokaspazy 8, a także formowanie autofagosomów [89]. Udowodniono, że w linii komórek raka endometrium HEC- 50, pozbawionych jądrowych receptorów estrogenów, G-15 i G-36 hamują odpowiednio aktywację kinazy PI3K i wzrost guza [51]. Postępy Biochemii 61 (1)

5 Rycina 2. Struktura chemiczna wybranych ligandów receptora GPER; związki o charakterze agonistów na zielonym tle, związki o charakterze antagonistów na pomarańczowym tle Kolejnymi syntetycznymi związkami będącymi ligandami receptora GPER, charakteryzującymi się różnym powinowactwem lub jego brakiem do kanonicznych receptorów estrogenów ERα i ERβ są GPER-L1, GPER-L2 oraz MIBE. GPER-L1 i GPER-L2 okazały się wysoce specyficznymi agonistami receptora GPER, które nie wiążą się do kanonicznych receptorów estrogenów. Z kolei MIBE wykazuje właściwości antagonistyczne zarówno do receptora GPER, jak i ERα. W obecności GPER-L1 i GPER-L2 w liniach komórkowych raka piersi SKBR3 i raka endometrium Ishikawa ma miejsce wzrost poziomu fosforylacji kinazy ERK1/2. Stosując inhibitory szlaku EGFR/MAPK oraz receptora GPER potwierdzono, że aktywacja receptora GPER przez GPER- -L1 i GPER-L2 prowadzi do transaktywacji receptora EGFR i kinazy ERK oraz indukcji syntezy białka FOS oraz cykliny D1 i w konsekwencji proliferacji komórek nowotworowych [90,91]. Ligandami receptora GPER okazały się również związki o znaczeniu terapeutycznym. Zaskakującym okazał się fakt przeciwstawnych efektów ich działania za pośrednictwem receptora GPER i kanonicznych receptorów ERα i ERβ, co może mieć związek ze zróżnicowaniem efektów klinicznych stosowanych strategii terapeutycznych. ICI 182,780 stosowany w leczeniu pacjentek z hormonozależnym nowotworem piersi pod nazwą fulwestrant, będący steroidowym antagonistą jądrowych receptorów estrogenów i zaliczany do selektywnych negatywnych regulatorów receptorów estrogenów (SERD, ang. selective estrogen receptor down-regulator), okazał się agonistą receptora GPER [6,51,57,92]. Udowodniono, że ICI 182,780 przez receptor GPER promuje wzrost potencjału adhezyjnego komórek nowotworowych do macierzy zewnątrzkomórkowej i metastazę w wyniku aktywacji kalpainy 1 [93]. Podobnie związki o działaniu antyestrogenowym, stosowane w terapii ER-pozytywnych nowotworów piersi i zaliczane do selektywnych modulatorów receptorów estrogenów (SERM, ang selective estrogen receptor modulator), tj. tamoksyfen (aktywny metabolit 4-hydroksytamoksyfen) oraz raloksyfen okazały się wykazywać działanie agonistyczne w stosunku do receptora GPER [13,51,72,73]. Tamoksyfen wiążąc się z receptorem GPER transaktywuje receptor EGFR, kinazę PI3K i ERK1/2. Udowodniono, że indukuje on fosforylację reszty Tyr 397 kinazy ogniskowo-adhezyjnej (FAK, ang. focal adhesion kinase) i migrację komórek nowotworowych. Efekt wywołany przez tamoksyfen potwierdzono przez zastosowanie inhibitorów receptora EGFR oraz kinaz FAK, PI3K i ERK, a także sirna wyciszającego ekspresję genu receptora GPER [94]. W neuronach dopaminergicznych raloksyfen jako agonista receptora GPER indukuje szlak AKT [95]. Do ligandów receptora GPER wykazujących działanie neuroprotekcyjne o potencjalnym znaczeniu terapeutycznym zaliczane są również benzotifeny [96]. Istotne z punktu widzenia roli receptora GPER w patofizjologii jest oddziaływanie z nim lub indukcja ekspresji jego genu przez związki naturalne i syntetyczne występujące w środowisku, mogące zaburzać gospodarkę hormonalną. Należą do nich naturalne fitoestrogeny i związki bioaktywne takie jak genisteina, kwercetyna, daidzeina, resweratrol, zearalenon, oleuropeina, hydroksytyrozol [50,57,73,97-99] oraz ksenoestrogeny syntetyczne takie jak atrazyna, bisfenol A (BPA), nonylofenol, kepon, DDT, DDE, PCB [20,45,57,76,100,101]. Wzory strukturalne wybranych ligandów receptora GPER przedstawiono na rycinie 2, a efekt ich działania, w porównaniu z kanonicznymi receptorami ERα i ERβ, na rycinie 3. PODSUMOWANIE Wyniki badań ostatnich lat sugerują, że receptor GPER uczestniczy zarówno w procesach fizjologicznych, jak i patologicznych, w tym zaburzeniach rozwojowych układu rozrodczego, metabolizmu komórkowego, mineralizacji kości, odpowiedzi immunologicznej, czy w chorobach sercowo- -naczyniowych, neurodegeneracyjnych oraz w transformacji nowotworowej. Zidentyfikowanie receptora GPER i jego ligandów oraz przybliżenie mechanizmów jego udziału w sygnalizacji estrogenowej pozwala na wyjaśnienie zróżnicowanej efektywności określonych strategii terapeutycznych wykorzystujących estrogeny i antyestrogeny. Koekspresja 56

6 Rycina 3. Agoniści (zielone strzałki) i antagoniści (pomarańczowe strzałki) receptora GPER oraz kanonicznych receptorów estrogenów ERα i ERβ (linia przerywana efekt zależny od tkanki docelowej); SERM (ang. selective estrogen receptor modulator) selektywne modulatory receptorów estrogenów; SERD (ang. selective estrogen receptor-down regulator) selektywne negatywne regulatory receptorów estrogenów. Przedruk w formie zmodyfikowanej z: Meyer M.R. i wsp., The G protein-coupled estrogen receptor GPER/GPR30 as a regulator of cardiovascular function, 2011, Vascular Pharmacology (55) 17-25, za zgodą wydawnictwa Elsevier. genów receptorów estrogenów ERα, ERβ i GPER sugeruje, że oddziaływania tych receptorów i aktywowanych przez nie szlaków sygnalizacyjnych mogą mieć charakter synergistyczny, antagonistyczny lub niezależny. W komórkach nowotworowych jajników wykazano, że efekt biologiczny estrogenów zależy zarówno od receptora ERα, jak i GPER [75]. Natomiast w przypadku komórek epitelialnych macicy stwierdzono, że receptor GPER hamuje funkcje receptora ERα [102]. Z kolei ochronne działanie estrogenów na komórki β wysp trzustki okazało się być niezależne od typu aktywowanego receptora estrogenów i porównywalne dla wszystkich trzech receptorów ERα, ERβ i GPER [103]. Receptor GPER, jak wykazały badania Li i wsp. [104] indukuje także ekspresję genu i w konsekwencji efekty biologiczne sierocego receptora jądrowego ERRα (ang, estrogen receptor- -related receptor α). Również receptor ERα-36, wariant ludzkiego receptora estrogenów o m.cz. 36 kda, może być efektorem i modulatorem działania receptora GPER [ ]. Funkcjonalną zależność receptorów estrogenów potwierdzają badania Petrie i wsp. [51] wskazując, że efekt terapii estrogenowych/antyestrogenowych zależy zarówno od typu komórek oraz rodzaju ligandu i jego selektywnego oddziaływania z określonymi receptorami estrogenów, jak i zjawiska cross-talk receptorów i aktywowanych przez nie szlaków sygnalizacyjnych. Chociaż niegenomowe mechanizmy sygnalizacji estrogenowej nie są do końca poznane, dotychczasowe wyniki badań sugerują, że receptor GPER nie tylko może wpływać na odpowiedź organizmu w przypadku określonego schematu leczenia, ale także może stanowić nową lub dodatkową tarczę dla leków interferujących z sygnalizacją estrogenową w przypadku wielu procesów patologicznych wywołujących m.in. choroby nowotworowe. PIŚMIENNICTWO 1. Schmidt BM, Gerdes D, Feuring M, Falkenstein E, Christ M, Wehling M (2000) Rapid, nongenomic steroid actions: a new age? Front Neuroendocrinol 21: Manavhati B, Kumar R (2006) Steering estrogen signals from the plasma membrane to the nucleus: two sides of the coin. J Cell Physiol 207: Moriarty K, Kim KH, Bender JR (2006) Minireview: estrogen receptor-mediated rapid signaling. Endocrinology 147: Mhyre AJ, Dorsa DM (2006) Estrogen activates rapid signaling in the brain: role of estrogen receptor α and estrogen receptor β in neurons and glia. Neuroscience 138: Levin ER (2003) Bidirectional signaling between the estrogen receptor and the epidermal growth factor receptor. Mol Endocrinol 17: Filardo EJ, Quinn JA, Bland KI, Frackelton AR Jr. (2000) Estrogen-inducted activation of Erk-1 and Erk-2 requires the G protein- -coupled receptor homolog, GPR30, and occurs via trans-activation of the epidermal growth factor receptor through release of HB-EGF. Mol Endocrinol 14: Owman C, Blay P, Nilsson C, Lolait SJ (1996) Cloning of human cdna encoding a novel heptahelix receptor expressed in Burkitt s lymphoma and widely distributed in brain and peripheral tissues. Biochem Biophys Res Commun 228: Carmeci C, Thompson DA, Ring HZ, Francke U, Weigel RJ (1997) Identification of a gene (GPR30) with homology to the G- -protein-coupled receptor superfamily associated with estrogen receptor expression in breast cancer. Genomics 45: Bonini JA, Anderson SM, Steiner DF (1997) Molecular cloning and tissue expression of a novel orphan G protein-coupled receptor from rat lung. Biochem Biophys Res Commun 234: Feng Y, Gregor P (1997) Cloning of a novel member of the G protein- -coupled receptor family related to peptide receptors. Biochem Biophys Res Commun 231: O Dowd BF, Nguyen T, Marchese A, Cheng R, Lynch KR, Heng HH, Kolakowski LFJr., George SR (1998) Discovery of three novel G-protein-coupled receptor genes. Genomics 47: Thomas P, Peng Y, Filardo EJ, Dong J (2005) Identity of an estrogen membrane receptor coupled to the G protein in human breast cancer cells. Endocrinology 146: Revankar CM, Cimino DF, Sklar LA, Arterburn JB, Prossnitz ER (2005) A transmembrane intracellular estrogen receptor mediates rapid cell signaling. Science 307: Foord SM, Bonner TI, Neubig RR, Rosser EM, Pin JP, Davenport AP, Spedding M, Harmar AJ (2005) International Union of Pharmacology. XLVI. G protein-coupled receptor list. Pharmacol Rev 57: Olde B, Leeb-Lundberg LM (2009) GPR30/GPER1: searching for a role in estrogen physiology. Trends Endocrinol Metab 20: Takada Y, Kato C, Kondo S, Korenaga R, Ando J (1997) Cloning of cdnas encoding G protein-coupled receptor expressed in human endothelial cells exposed to fluid shear stress. Biochem Biophys Res Commun 240: Wang C, Prossnitz ER, Roy SK (2007) Expression of G-protein coupled receptor 30 in the hamster ovary: differential regulation by gonadotropins and steroid hormones. Endocrinology 148: Albanito L, Sisci D, Aquila S, Brunelli E, Vivacqua A, Madeo A, Lappano R, Pandey DP, Picard D, Mauro L, Ando S, Maggiolini M (2008) Epidermal growth factor induces G protein-coupled receptor 30 expression in estrogen receptor-negative breast cancer cells. Endocrinology 149: Vivacqua A, Lappano R, De Marco P, Sisci D, Aquila S, De Amicis F, Fuqua SA, Ando S, Maggiolini M (2009) G protein-coupled receptor 30 expression is up-regulated by EGF and TGFα in estrogen receptor α-positive cancer cells. Mol Endocrinol 23: Sheng ZG, Huang W, Liu YX, Zhu BZ (2013) Bisphenol A at a low concentration boosts mouse spermatogonial cell proliferation by inducing the G protein-coupled Receptor 30 expression. Toxicol Appl Pharmacol 267: Zhang W, Yang F, Luo J, Chen F, Gu J, Guan X (2014) A novel GPR30 rs A>G polymorphism associated with post-transcriptional regulation in lymphoblastoid cell lines. Biomarkers 19: Giess M, Lattrich C, Springwald A, Goerse R, Ortmann O, Treeck O (2010) GPR30 gene polymorphism are associated with progesterone receptor status and histopathological characteristics of breast cancer patients. J Steroid Biochem Mol Biol 118: Chevalier N, Paul-Bellon R, Camparo P, Michiels JF, Chevalier D, Fenichel P (2014) Genetic variants of GPER/GPR30, a novel estrogenrelated G protein receptor, are associated with human seminoma. Int J Mol Sci 15: Postępy Biochemii 61 (1)

7 24. Peng Y, Liang G, Pei Y, Ye W, Liang A, Su P (2012) Genomic polymorphism of G-protein estrogen receptor 1 are associated with severity of adolescent idiopathic scoliosis. Int Orthop 36: Cygankiewicz AI, Krajewska WM (2011) Strukturalna i funkcjonalna charakterystyka receptorów 7TM jako potencjalnych tarcz dla leków, W: Koroniak H, Barciszewski J (red) Na pograniczu chemii i biologii, t XXVI. Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu, Poznań, str Valdes JJ, Weeks OI (2009) Lithium: a potential estrogen signaling modulator. J Appl Biomed 7: Revankar CM, Mitchell HD, Field AS, Burai R, Corona C, Ramesh C, Sklar LA, Arterburn JB, Prossnitz ER (2007) Synthetic estrogen derivatives demonstrate the functionality of intracellular GPR30. ACS Chem Biol 2: Wang C, Prossnitz ER, Roy SK (2008) G protein-coupled receptor 30 expression is required for estrogen stimulation of primordial follicle formation in the hamster ovary. Endocrinology 149: Otto C, Rohde-Schulz B, Schwarz G, Fuchs I, Klewer M, Brittain D, Langer G, Bader B, Prelle K, Nubbemeyer R, Fritzemeier KH (2008) G protein-coupled receptor 30 localizes to the endoplasmic reticulum and is not activated by estradiol. Endocrinology 149: Lin BC, Suzawa M, Blind RD, Tobias SC, Bulun SE, Scanlan TS, Ingraham HA (2009) Stimulating the GPR30 estrogen receptor with a novel tamoxifen analogue activates SF-1 and promotes endometrial cell proliferation. Cancer Res 69: Sakamoto H, Matsuda K, Hosokawa K, Nishi M, Morris JF, Prossnitz ER, Kawata M (2007) Expression of G protein-coupled receptor-30, a G protein-coupled membrane estrogen receptor, in oxytocin neurons of the rat paraventricular and supraoptic nuclei. Endocrinology 148: Matsuda K, Sakamoto H, Mori H, Hosokawa K, Kawamura A, Itose M, Nishi M, Prossnitz ER, Kawata M (2008) Expression and intrecellular distribution of the G protein-coupled receptor 30 in rat hippocampal formation. Neurosci Lett 441: Chimento A, Sirianni R, Delalande C, Silandre D, Bois C, Ando S, Maggiolini M, Carreau S, Pezzi V (2010) 17β-estradiol activates rapid signaling pathways involved in rat pachytene spermatocytes apoptosis through GPR30 and ERα. Mol Cell Endocrinol 320: Chakrabarti S, Davidge ST (2012) G-Protein coupled receptor 30 (GPR30): a novel regulatory of endothelial inflammation. PLoS ONE 7 (12): e doi: /journal.pone Madeo A, Maggiolini M (2010) Nuclear alternate estrogen receptor GPR30 mediates 17β-estradiol-induced gene expression and migration in breast cancer-associated fibroblasts. Cancer Res 70: Pupo M, Vivacqua A, Perrotta I, Pisano A, Aquila S, Abonante S, Gasperi-Campani A, Pezzi V, Maggiolini M (2013) The nuclear localization signal is required for nuclear GPER translocation and function in breast cancer cancer-associated fibroblasts (CAFs). Mol Cell Endocrinol 376: Funakoshi T, Yanai A, Shinoda K, Kawano MM, Mizukami Y (2006) G protein-coupled receptor 30 is an estrogen receptor in the plasma membrane. Biochem Biophys Res Commun 346: Filardo E, Quinn J, Pang Y, Graeber C, Shaw S, Dong J, Thomas P (2007) Activation of the novel estrogen receptor G protein-coupled receptor 30 (GPR30) at the plasma membrane. Endocrinology 148: Pang Y, Dong J, Thomas P (2008) Estrogen signaling characteristics of Atlantic croaker G protein-coupled receptor 30 (GPR30) and evidence it is involved in maintenance of oocyte meiotic arrest. Endocrinology 149: Lenhart PM, Broselid S, Barrick CJ, Leeb-Lundberg LMF, Caron KM (2013) G-protein-coupled receptor 30 interacts with receptor activitymodifying protein 3 and confers sex-dependent cardioprotection. J Mol Endocrinol 51: Li YR, Ren CE, Zhang Q, Li JC, Chian RC (2013) Expression of G protein estrogen receptor (GPER) on membrane of mouse oocytes during maturation. J Assis Reprod Genet 30: Maiti K, Paul JW, Read M, Chan EC, Riley SC, Nahar P, Smith R (2011) G-1-activated membrane estrogen receptors mediate increased contractility of the human myometrium. Endocrinology 152: Cheng SB, Dong J, Pang Y, LaRocca J, Hixson M, Thomas P, Filardo EJ (2013) Anatomical localization and redistribution of G protein-coupled estrogen receptor-1 during the estrus cycle in mouse kidney and specific binding to estrogens but not aldosterone. Mol Cell Endocrinol 382: Ren J, Wu JH (2012) 17β-estradiol rapidly activates calcium release from intracellular stores via the GPR30 pathway and MAPK phosphorylation in osteocyte-like MLO-Y4 cells. Calcif Tissue Int 90: Chevalier N, Bouskine A, Fenichel P (2012) Bisphenol A promotes testicular seminoma cell proliferation trough GPER/GPR30. Int J Cancer 130: Sanden C, Broselid S, Cornmark L, Andersson K, Daszkiewicz- Nilsson J, Martensson UEA, Olde B, Leeb-Lundberg LMF (2011) G protein-coupled estrogen receptor 1/G protein-coupled receptor 30 localizes in the plasma membrane and traffics intracellularly on cytokeratin intermediate filaments. Mol Pharmacol 79: Cheng SB, Quinn AJ, Graeber CT, Filardo EJ (2011) Down-modulation of the G protein-coupled estrogen receptor, GPER, from the cell surface occurs via a trans-golgi-proteasome pathway. J Biol Chem 286: Cheng SB, Graeber CT, Quinn AJ, Filardo EJ (2011) Retrograde transport of the transmembrane estrogen receptor, G-protein-coupledreceptor-30 (GPR30/GPER) from the plasma membrane towards the nucleus. Steroids 76: Mo Z, Liu M, Yang F, Luo H, Li Z, Tu G, Yang G (2013) GPR30 as an initiator of tamoxifen resistance in hormone-dependent breast cancer. Breast Cancer Res 15: R Maggiolini M, Vivacqua A, Fasanella G, Recchia AG, Sisci D, Pezzi V, Montanaro D, Musti AM, Picard D, Ando S (2004) The G protein-coupled receptor 30 GPR30 mediates c-fos up-regulation by 17β-estradiol and phytoestrogens in breast cancer cells. J Biol Chem 279: Petrie WK, Dennis MK, Hu C, Dai D, Arterburn JB, Smith HO, Hathaway HJ, Prossnitz ER (2013) G protein-coupled estrogen receptor selective ligands modulate endometrial tumor growth. Obstet Ginecol Int doi: /2013/ Filardo EJ, Quinn JA, Frackelton R, Bland KI (2002) Estrogen activation via the G protein-coupled receptor, GPR30: stimulation of adenylyl cyclase and camp-mediated attenuation of the epidermal growth factor receptor-to-mapk signaling axis. Mol Endocrinol 16: Peyton C, Thomas P (2011) Involvement of epidermal growth factor receptor signaling in estrogen inhibition of oocyte maturation mediated through the G protein-coupled estrogen receptor (GPER) in Zebrafish (Danio rerio). Biol Reprod 85: Quinn JA, Graeber CT, Frackelton AR, Kim M, Schwarzbauer JE, Filardo EJ (2009) Coordinate regulation of estrogen-mediated fibronectin matrix assembly and epidermal growth factor receptor transactivation by the G protein-coupled receptor, GPR30. Mol Endocrinol 23: Li Y, Chen Y, Zhu ZX, Liu XH, Yang L, Wan L, Lei TW, Wang XD (2013) 4-Hydroksytamoxifen-stimulated processing of cyclin E is mediated via G protein-coupled receptor 30 (GPR30) and accompanied by enhanced migration on MCF-7 breast cancer cells. Toxicology 309: Sukocheva O, Wadham C, Holmes A, Albanese N, Verrier E, Feng F, Bernal A, Derian CK, Ullrich A, Vadas MA, Xia P (2006) Estrogen transactivates EGFR via the sphingosine 1-phosphate receptor Edg-3: the role of sphingosine kinase-1. J Cell Biol 173: Thomas P, Dong J (2006) Binding and activation of the seven-transmembrane estrogen receptor GPR30 by environmental estrogens: a potential novel mechanism of endocrine disruption. J Steroid Biochem Mol Biol 102: Zucchetti AE, Barosso IR, Boaglio AC, Basiglio CL, Miszczuk G, Larocca MC, Ruiz ML, Davio CA, Roma MG, Crocenzi FA, Pozzi EJS 58

8 (2014) G-protein-coupled receptor 30/adenylyl cyclase/protein kinase A pathway is involved in estradiol 17β-D-glucuronide-induced cholestasis. Hepatology 59: Kanda N, Watanabe S (2004) 17β-estradiol stimulates the growth of human keratinocytes by inducing cyclin D2 expression. J Invest Dermatol 123: Lindsey SH, Liu L, Chappell MC (2014) Vasodilation by GPER in mesenteric arteries involves both endothelial nitric oxide and smooth muscle camp signaling. Steroids 81: Ariazi EA, Brailoiu E, Yerrum S, Shupp HA, Slifker MJ, Cunliffe HA, Black MA, Donato AL, Arterburn JB, Oprea TI, Prossnitz ER, Dun NJ, Jordan VC (2010) The G protein-coupled receptor GPR30 inhibits proliferation of estrogen receptor-positive breast cancer cells. Cancer Res 70: Tica AA, Dun EC, Tica OS, Gao X, Arterburn JB, Brailoiu GC, Oprea TI, Brailoiu E (2011) G protein-coupled estrogen receptor-1 effects in the rat myometrium. Am J Physiol Cell Physiol 301: C1262-C Brailoiu E, Dun SL, Brailoiu GC, Mizuo K, Sklar LA, Oprea TI, Prossnitz ER, Dun NJ (2007) Distribution and characterization of estrogen receptor G protein-coupled receptor 30 in the rat central nervous system. J Endocrinol 193: Dennis MK, Burai R, Ramesh C, Petrie WK, Alcon SN, Nayak TK, Bologa CG, Leitao A, Brailoiu E, Deliu E, Dun NJ, Sklar LA, Hathaway HJ, Arterburn JB, Oprea TI, Prossnitz ER (2009) In vivo effects of a GPR30 antagonists. Nat Chem Biol 5: Bologa CG, Revankar CM, Young SM, Edwards BS, Arterburn JB, Kiselyov AS, Parker MA, Tkachenko SE, Savchuck NP, Sklar LA, Oprea TI, Prossnitz ER (2006) Virtual and biomolecular screening converge on a selective agonist for GPR30. Nat Chem Biol 2: Goswami C, Kuhn J, Dina OA, Fernandez-Ballester G, Levine JD, Ferrer-Montiel A, Hucho T (2011) Estrogen destabilizes microtubules through an ion-conductivity-independent TRPV1 pathway. J Neurochem 117: Fraser SP, Ozerlat-Gunduz I, Onkal R, Diss JKJ, Latchman DS, Djamgoz MBA (2010) Estrogen and non-genomic upregulation of voltage- -gated Na + channel activity in MDA-MB-231 human breast cancer cells: role in adhesion. J Cell Physiol 224: Pupo M, Pisano A, Abonante S, Maggiolini M, Musti AM (2014) GPER activates Notch signaling in breast cancer cells and cancer-associated fibroblasts (CAFs). Int J Biochem Cell Biol 46: Kanda N, Watanabe S (2003) 17β-estradiol inhibits oxidative stress- -induced apoptosis in keratinocytes by promoting Bcl-2 expression. J Invest Dermatol 121: Kanda N, Watanabe S, (2003) 17β-estradiol enhances the production of nerve growth factor in THP-1-derived macrophages or peripheral blood monocyte-derived macrophages. J Invest Dermatol 121: Ylikomi T, Vienonen A, Ahola TM (2004) G protein-coupled receptor 30 down-regulates cofactor expression and interferes with the transcriptional activity of glucocorticoid. Eur J Biochem 271: Vivacqua A, Bonofiglio D, Recchia AG, Musti AM, Picard D, Ando S, Maggiolini M (2006) The G protein-coupled receptor GPR30 mediates proliferative effects induced by 17β-estradiol and hydroxytamoxifen in endometrial cancer cells. Mol Endocrinol 20: Vivacqua A, Bonofiglio D, Albanito L, Madeo A, Rago V, Carpino A, Musti AM, Picard D, Ando S, Maggiolini M (2006) 17β-estradiol, genistein, and 4-hydroxytamoxifen induced the proliferation of thyroid cancer cells through the G protein-coupled receptor GPR30. Mol Pharm 70: Vivacqua A, Romeo E, De Marco P, De Francesco EM, Abonante S, Maggiolini M (2012) GPER mediates the Egr-1 expression induced by 17β-estradiol and 4-hydroxytamoxifen in breast and endometrial cancer cells. Breast Cancer Res Treat 133: Albanito L, Madeo A, Lappano R, Vivacqua A, Rago V, Carpino A, Oprea TI, Prossnitz ER, Musti AM, Ando S, Maggiolini M (2007) G protein-coupled receptor 30 (GPR30) mediated gene expression changes and growth response to 17β-estradiol and selective GPR30 ligand G-1 in ovarian cancer cells. Cancer Res 67: Albanito L, Lappano R, Madeo A, Chimento A, Prossnitz ER, Cappello AR, Dolce V, Abonante S, Pezzi V, Maggiolini M (2008) G-proteincoupled receptor 30 and estrogen receptor-α are involved in the proliferative effects induced by atrazine in ovarian cancer cells. Environ Health Perspect 116: O Brien, Peterson TJ, Tong MH, Lee EJ, Pfaff LE, Hewitt SC, Korach KS, Weiss J, Jameson JL (2006) Estrogen-induced proliferation of uterine epithelial cell is independent of estrogen receptor alpha biding to classical estrogen response elements. J Biol Chem 281: Pandey DP, Lappano R, Albanito L, Madeo A, Maggiolini M, Picard D (2009) Estrogenic GPR30 signalling induced proliferation and migration of breast cancer cells through CTGF. The EMBO J 28: De Francesco EM, Lappano R, Santolla MF, Marsico S, Caruso A, Maggiolini M (2013) HIF-1α/GPER signaling mediates the expression of VEGF induced by hypoxia in breast cancer associated fibroblasts (CAFs). Breast Cancer Res 15: 64R 80. He YY, Cai B, Yang YX, Liu XL, Wan XP (2009) Estrogenic G proteincoupled receptor 30 signaling is involved in regulation of endometrial carcinoma by promoting proliferation, invasion potential, and interleukin-6 secretion via the MEK/ERK mitogen-activated protein kinase pathway. Cancer Sci 100: Liu X, Zhu P, Sham KWY, Yuen JML, Xie C, Zhang Y, Liu Y, Li S, Huang X, Cheng CHK, Lin H (2009) Identification of a membrane estrogen receptor in Zebrafish with homology to mammalian GPER and its high expression in early germ cells of the testis. Biol Reprod 80: Liu L, Zhao Y, Xie K, Sun X, Gao Y, Wang Z (2013) Estrogen-induced nongenomic calcium signaling inhibits lipopolysaccharide-stimulated tumor necrosis factor-α production in macrophages. PLoS ONE 8: e Wang C, Dehghani B, Magrisso IJ, Rick EA, Bonhomme E, Cody DB, Elenich LA, Subramanian S, Murphy SJ, Kelly MJ, Rosenbaum JS, Vandrebark AA, Offner H (2008) GPR30 contributes to estrogeninduced thymic atrophy. Mol Endocrinol 22: Lappano R, Rosano C, De Marco P, De Francesco EM, Pezzi V, Maggiolini M (2010) Estriol acts as a GPR30 antagonist in estrogen receptornegative breast cancer cells. Mol Cell Endocrinol 320: Koganti S, Snyder R, Gumaste U, Karamyan VT, Thekkumkara T (2014) 2-methoxyestradiol binding of GPR30 down-regulates angiotensin AT 1 receptor. Eur J Pharmacol 723: Gros R, Ding Q, Liu B, Chorazyczewski J, Feldman RD (2013) Aldosterone mediates its rapid effects in vascular endothelial cells through GPER activation. Am J Physiol Cell Physiol 304: C532-C Dennis MK, Field AS, Burai R, Ramesh C, Petrie WK, Bologa CG, Oprea TI, Yamaguchi Y, Hayashi SI, Sklar LA, Hathaway HJ, Arterburn JB, Prossnitz ER (2011) Identification of a GPER/GPR30 antagonist with improved estrogen receptor counterselectivity. J Steroid Biochem Mol Biol 127: Skrzypczak M, Schuler S, Lattrich C, Ignatov A, Ortmann O (2013) G protein-coupled estrogen receptor (GPER) expression in endometrial adenocarcinoma and effect of agonist G-1 on growth of endometrial adenocarcinoma cell lines. Steroids 78: Bai LY, Weng JR, Hu JL, Wang D, Sargeant AM, Chiu CF (2013) G-15, a GPR30 antagonist, induces apoptosis and autophagy in human oral squamous carcinoma cell. Chem Biol Interact 206: Lappano R, Rosano C, Santolla MF, Pupo M, De Francesco EM, De Marco P, Ponassi M, Spallarossa A, Rainise A, Maggioloni M (2012) Two novel GPER agonists induce gene expression changes and growth effects in cancer cells. Curr Cancer Drug Targets 12: Lappano R, Santolla MF, Pupo M, Sinicropi MS, Caruso A, Rosano C, Maggiolini M (2012) MIBE acts as antagonist ligand of both estrogen receptor α and GPER in breast cancer cells. Breast Cancer Res 14: R Howell A (2000) Faslodex (ICI ): an oestrogen receptor downregulator. Eur J Cancer 36: Chen Y, Li Z, He Y, Shang D, Pan J, Wang H, Chen H, Zhu Z, Wan L, Wang X (2014) Estrogen and pure antiestrogen fulvestrant (ICI ) augment cell-matrigel adhesion of MCF-7 breast cancer cell Postępy Biochemii 61 (1)

9 through a novel G protein coupled estrogen receptor (GPR30)-to-calpain signaling axis. Toxicol Appl Pharmacol 275: Tsai CL, Wu HM, Lin CY, Lin YJ, Chao A, Wang TH, Hsueh S, Lai CH, Wang HS (2013) Estradiol and tamoxifen induce cell migration through GPR30 and activation of focal adhesion kinase (FAK) in endometrial cancers with low or without nuclear estrogen receptor α (ERα). PLoS ONE 8: e Bourque M, Morissette M, Di Paolo T (2014) Raloxifene activates G protein-coupled estrogen receptor 1/Akt signaling to protect dopamine neurons in 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine mice. Neurobiol Aging 35: Abdelhamid R, Luo J, VandeVrede L, Kundu I, Michalsen B, Litosh VA, Schiefer IT, Gherezghiher T, You P, Qin Z, Thatcher GRJ (2011) Benzothiophene selective estrogen receptor modulators provide neuroprotection by a novel GPR30-dependent mechanism. ACS Chem Neurosci 2: Dong WH, Chen JC, He YL, Xu JJ, Mei YA (2013) Resveratrol inhibits K v 2.2 currents through the estrogen receptor GPR30-mediates PKC pathway. Am J Physiol Cell Physiol 305: C547-C Kajta M, Rzemieniec J, Litwa E, Lason W, Lenartowicz M, Krzeptowski W, Wojtowicz AK (2013) The key involvement of estrogen receptor β and G-protein-coupled receptor 30 in the neuroprotective action of daidzein. Neuroscience 238: Chimento A, Casaburi I, Rosano C, Avena P, De Luca A, Campana C, Martire E, Santolla MF, Maggiolini M, Pezzi V, Sirianni R (2014) Oleuropein and hydroxytyrosol activate GPER/GPR30-dependent pathways leading to apoptosis of ER-positive SKBR3 breast cancer cells. Mol Nutr Food Res 58: Dong S, Terasaka S, Kiyama R (2011) Bisphenol A induces a rapid activation of Erk1/2 through GPR30 in human breast cancer cells. Environ Pollut 159: Pupo M, Pisano A, Lappano R, Santolla MF, De Francesco EM, Abonante S, Rosano C, Maggiolini M (2012) Bisphenol A induceds gene expression changes and proliferative effects thought GPER in breast cancer cells and cancer-associated fibroblasts. Environ Health Perspect 120: Gao F, Ma X, Ostmann AB, Das SK (2011) GPR30 activation opposes estrogen-dependent uterine growth via inhibition of stromal ERK1/2 and estrogen receptor α (ERα) phosphorylation signals. Endocrinology 152: Tiano JP, Delghingaro-Augusto V, May CL, Liu S, Kaw MK, Khuder SS, Latour MG, Bhatt SA, Korach KS, Najjar SM, Prentki M, Mauvais- Jarvis F (2011) Estrogen receptor activation reduced lipid synthesis in pancreatic islets and prevents β cell failure in rodent models of type 2 diabetes. J Clin Invest 121: Li Y, Birnbaumer L, Teng CT (2010) Regulation of ERRα gene expression by estrogen receptor agonists and antagonists in SKBR3 breast cancer cells: differential molecular mechanisms mediated by G protein-coupled estrogen receptor GPR30/GPER-1. Mol Endocrinol 24: Wang ZY, Zhang XT, Shen P, Loggie BW, Cheng YC, Deuel TF (2005) Identification, cloning, and expression of human estrogen receptor-α36, a novel variant of human estrogen receptor-α66. Biochem Biophys Res Commun 336: Wang ZY, Zhang XT, Shen P, Loggie BW, Chang YC, Deuel TF (2006) A variant of estrogen receptor-α, her-α36: transduction of estrogenand antiestrogen-dependent membrane-initiated mitogenic signaling. Proc Natl Acad Sci USA 103: Wallacides A, Chesnel A, Ajj H, Chillet M, Flament S, Dumond H (2012) Estrogens promote proliferation of the seminoma-like TCam-2 cell line through a GPER-dependent ERα-36 induction. Mol Cell Endocrinol 350: Zhang XT, Ding L, Kang LG, Wang ZY (2012) Estrogen receptor-alpha 36 mediates mitogenic antiestrogen signaling in ER-negative breast cancer cells. PLoS ONE 7: e30174 GPER receptor the new player in estrogen signaling Adam I. Cygankiewicz, Damian Jacenik, Wanda M. Krajewska Department of Cytobiochemistry, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Lodz, 141/143 Pomorska St., Łódź, Poland wmkraj@biol.uni.lodz.pl Key words: GPER, G protein-coupled estrogen receptor, estrogen signaling ABSTRACT Recent studies reveal that estrogens act on cells and tissues, not only through two canonical estrogen receptors ERα and ERβ, but also through the receptor coupled with G proteins, named GPER, formerly GPR30, and member of seven transmembrane receptor superfamily. GPER was found to be implicated both in rapid non-genomic estrogen response and in transcriptional regulation. Effects of GPER include activation of MAPK and PI3K signaling pathways, stimulation of adenyl cyclase, and mobilization of calcium ions from intracellular stores, as well as upregulation of genes such as FOS and CTGF. Identification of agonists and antagonists of GPER allowed not only to shed light on the participation of estrogen signaling in the biology and pathobiology of hormone-dependent tissues, but also its importance in the estrogen and antiestrogen therapies. Antiestrogens tamoxifen, raloxifene, or fulvestrant proved to be agonists of GPER, which undoubtedly is not without significance for the efficacy of the therapy. 60