1.雄激素受体
核受体家族是最大的真核转录因子家族，目前已有48个人类受体[1]. 雄激素受体（AR）是一种类固醇受体；以配体依赖、序列特异性转录因子为特征的受体亚家族[2]和其他核受体一样，AR具有模块化结构（参见[1])-见图(). AR基因位于Xq11-12，由8个外显子组成，外显子1编码N末端结构域和整个5'非翻译区，外显基因2和3编码DNA结合域（DBD），外显序列4-8编码“铰链”区和配体结合域（LBD）[三].
前列腺癌相关雄激素受体突变的频率和位置。文中给出了不同单碱基突变的位置和频率，强调了这些替换与雄激素受体功能域的关系。
1.1. 激活功能1
N-末端结构域包含激活功能-1（AF-1），其由2个在某种程度上可分离的转录激活单元（TAU）-TAU1和TAU5（残基分别为1-485和360-528）组成[三]. 尽管TAU的位置重叠，但这些单元的核心（包含80%以上的活动）位于不同的区域，并具有各自的特点。TAU1在配体依赖性激活中似乎很重要，而LBD的缺失降低了TAU1的活性；相反，大多数活动是通过TAU5号机组[4].
多态性聚谷氨酰胺（CAG）通道存在于AR的N末端，在正常个体中重复8至30次，模式长度为20[5]. 罕见的神经肌肉疾病，脊髓和延髓肌萎缩（SBMA或肯尼迪氏病），是由CAG束扩张至40多次引起的。具有这种膨胀的受体形成核聚集体，并通过毒性获得功能机制导致神经退化[6,7]. 这种毒性的机制尚不清楚，但有人推测可能与受体聚集物引起的caspase异常表达有关（参见[7]). 聚谷氨酰胺束长也会导致AR转录活性降低在体外[8]而较短的CAG重复序列与活动增加和随后前列腺癌风险增加有关[9].
AR的N端区域似乎是高度非结构化的。通过与折叠诱导溶剂（如三甲胺-N氧化物，TMAO）孵育，以及通过结合辅因子TFIIF（转录因子IIF），可以获得更折叠的、随后具有蛋白质体抗性的构象[10,11]. 这种增加的折叠在转录活性中很重要，因为它增强了辅助蛋白的招募，如SRC1（类固醇受体辅活化因子1）[12].
1.2. DNA结合域
核受体的DNA结合域（DBD）具有较高的序列同源性，与DNA接触的氨基酸的差异引起特异性[13]. DBD含有9个半胱氨酸残基，其中8个在单个锌原子周围形成2个四面体构象，形成2个锌指状模块，受体通过该模块与DNA相互作用[14]. 第一个锌指包含P盒（Gly577，序列号578赛斯579，赖氨酸580和Val581在使用杂交受体的研究中发现，它赋予受体反应元件特异性[13,15-17]. 第二个锌指似乎可以稳定粘合通过D-box（氨基酸Ala）的相互作用596，序列号597，赖氨酸598、Asn599和Asp600)以糖磷酸为DNA骨架[17].
1.3. 铰链
核受体的铰链区最初被认为是一个在DNA结合和二聚体形成中起重要作用的柔性连接区。然而，对该地区的详细分析表明，该地区发挥的作用比最初想象的更加多样化[18,19]. 使用缺失突变体，Haelens等发现铰链区的氨基酸629-636在核定位、蛋白质相互作用和配体依赖的N-/C末端相互作用中也很重要[19].
1.4. 配体结合域/激活功能2
核受体的配体结合域由11-12个α螺旋和1个β片组成，折叠形成三层抗平行α螺旋三明治。这种折叠形成了一个疏水口袋，配体可以放在里面；对该家族各成员的晶体学分析表明，该家族具有高度保守的结构，口袋的确切尺寸随同源配体的不同而不同[20-30]. 配体结合促进螺旋12的重新定位，螺旋12重新排列以形成由螺旋3、4、5和12组成的表面，这在辅因子结合中很重要[31-33].
AR中的主要激活功能似乎是AF-1，因为AF-2和LBD的缺失导致组成活性受体的活性与野生型受体在激动剂存在下的活性相似[34,35]. 然而，最近已经证明AF-2在染色质中起着重要作用，因此它在转录调控中的重要性可能被低估了[36].
1.5. 雄激素受体途径
未标记AR主要为细胞质[37,38]并与包括伴侣蛋白和热休克蛋白在内的大型异源复合物相关，使受体处于配体结合能力状态[39]（图。). 配体结合促进了这种复合物的分离、二聚化、核定位以及受体内和受体间的相互作用[40]. AR与其他几个核受体（如雌激素受体α和孕酮受体）一样，经历配体依赖的N端和C端相互作用。这种相互作用主要由N末端介导23FQNLF公司27基序和AF-2辅因子相互作用表面相互作用。它对转录活性很重要，因为它增加了受体稳定性，减少配体失配，并为辅助蛋白创建了相互作用位点[41,42].
AR突变导致激素治疗失败。(1)未连接的AR存在于细胞质中，与一个大的杂合物相关，该杂合物将其保持在配体结合活性状态。(2)在配体结合后，受体二聚体转移到细胞核，在那里与DNA结合并促进基因转录通过辅助蛋白质的补充，如辅活化因子。(三)非器官限制性前列腺癌通常通过阻断AR通路来治疗。这是通过阻断雄激素（使用LHRH类似物）和/或抗雄激素的产生来实现的。(4)抗雄激素类药物与AR结合，但不促进活性构象，而是通过促进靶基因调控区的辅抑制因子的招募而部分阻断受体功能。(5)这种疗法选择的细胞具有使肿瘤在雄激素缺乏的环境中生长的机制。其中一种机制是AR突变，在某些情况下，这些突变提供了生长优势，因为它们降低了受体的配体特异性。因此，其他配体，如治疗中使用的抗雄激素，现在能够促进活性构象、辅活化剂的招募以及随后的基因表达。
AR被发现与大量增强受体活性的蛋白质相互作用，称为辅活化因子。这些因子通常具有或招募具有组蛋白乙酰转移酶活性的蛋白质，因此被认为通过放松染色质结构部分增加受体活性。最具特征的是p160辅活化因子家族，包括SRC-1/NCOA1（类固醇受体辅活化因子-1/核受体辅活化剂1）、SRC-2/NCOA2/TIF-2/GRIP-1（转录中间因子2/糖皮质激素受体相互作用蛋白-1）和SRC-3/NCOA3/AIB1/pCIP/RAC-3（乳腺癌扩增-1蛋白/CBP-相互作用蛋白/受体相关辅活化因子3）[43]. 许多辅活化因子与核受体相互作用通过LxxLL基序（其中L为亮氨酸，x为任何氨基酸），形成两亲性α-螺旋，直接与疏水性AF-2辅活化子沟结合[44,45]. 与其他类固醇受体不同，AR还可以与富含苯丙氨酸的基序相互作用，并对其具有更高的亲和力，例如在AR的N末端发现的FQNLF基序和在一些辅激活剂中发现的FQDLF基序，例如雄激素受体激活剂70（ARA70）[46,47]. 对AR AF-2表面晶体结构的研究表明，辅激活子凹槽比其他类固醇受体的凹槽要深得多[47,48]. 这个较深的凹槽似乎能够容纳较大的苯丙氨酸残基，因此解释了受体相互作用基序特异性的差异。
相反，也已鉴定出辅抑制蛋白，例如核辅抑制蛋白（NCoR）和视黄醇和甲状腺激素受体沉默介体（SMRT），它们被发现与激动剂和拮抗剂结合受体结合并降低其活性。共升压药抑制受体信号传递的机制有多种，例如，通过组蛋白去乙酰化酶的补充以浓缩染色质结构，以及通过受体的核排斥[49].
AR与DNA相互作用通过位于靶基因调控区内的反应元件。AR被发现与由3个碱基对分隔的5'-TGTTCT-3'半位点（称为核心识别序列）的反向重复序列紧密结合[50-52]. 这种一致序列对AR不是特异性的，但也作为糖皮质激素、盐皮质激素和孕酮受体的反应元件[51,53,54]. 最近，描述了第二类响应元素，它们似乎具有高度AR特异性，这些响应元素由核心识别序列的直接重复组成。在许多雄激素应答基因的调控区域中都发现了反向重复序列和直接重复序列，例如PSA公司（前列腺特异性抗原）和联合国安全理事会（秘书部分）[55-58].
2.州
前列腺是位于膀胱底部的分泌腺，其成分约为70%的腺体成分（腺泡流入多个小导管）和30%的纤维肌间质[59]. 基质与包裹前列腺的囊膜相连，囊膜由胶原蛋白、弹性蛋白和平滑肌组成。射精时肌肉收缩，迫使前列腺分泌物进入尿道，这在精液凝固和液化等事件中很重要[60]. 雄激素和前列腺发育之间的第一个联系是由约翰·亨特（John Hunter）于1786年提出的，他指出去势动物的腺体大小与未去势动物相比显著减小[61]. 前列腺已经被证明是在胎儿睾丸雄激素的作用下从泌尿生殖窦发育而来的[62]). 成熟时，腺体停止生长，但雄激素继续在前列腺功能中发挥重要作用。在一些男性中，前列腺恢复雄激素依赖性生长，导致良性前列腺增生（BPH）、前列腺癌前上皮内瘤变（PIN）或前列腺癌（PCa）。
2.1. 前列腺癌
前列腺癌是英国男性最常见的癌症，每年约有35000名男性被诊断出前列腺癌[63]. 前列腺癌的最大风险因素是年龄，超过60%的病例发生在75岁以上的男性。前列腺癌的发病率一直在上升，因此很可能前列腺癌将取代肺癌成为西方男性癌症相关死亡的主要原因。
2.2. 治疗
大约25%的前列腺癌患者在发病时患有器官相关疾病，对于此类患者而言，根治性前列腺切除术（前列腺完全切除）最有可能实现长期无病生存[64]. 不幸的是，大多数患者的疾病已经从前列腺包膜扩散，因此手术不是一种选择。由于前列腺的生长几乎总是依赖AR通路，治疗非器官局限性疾病的疗法往往以该信号轴为目标。直到20世纪50年代，睾丸切除术被常规用于降低雄激素的循环水平，因为雄激素的主要产生部位是睾丸。从那时起，化学阉割一直是首选方法，这是通过使用亮氨酸激素释放激素（LHRH）类似物来实现的，其作用是通过垂体-下丘脑信号轴阻止雄激素生成。这些类似物成功地将睾酮的循环水平降低了95%以上，但肾上腺产生的雄激素前体（如脱氢表雄酮）的水平未受影响，这些前体可以在前列腺中有效地转化为雄激素二氢睾酮[65,66]. 因此，前列腺内的雄激素水平可能只会降低约60%，因此通常也会使用抗雄激素药物来达到“雄激素完全阻断”。
抗雄激素是能够与AR结合并使其处于非活性状态的配体。抗雄激素作用的确切机制尚不完全清楚，但它们似乎至少部分起作用通过靶基因调控区的辅抑制因子招募。尚等例如，发现共抑制因子NCoR和SMRT被招募到PSA公司抗雄激素比卡鲁胺治疗后的基因[67]. 相反，在使用激动剂治疗后，出现了辅助激活剂，如SRC1。
2.3. 雄激素独立性
激素治疗在大多数患者中都取得了成功，症状和病理都得到了改善。不幸的是，这种治疗在中位2年后总是失败，肿瘤发展到更具攻击性的“雄激素依赖性”阶段。将这一阶段称为雄激素或激素非依赖性可能会产生误导，因为在大多数情况下AR是表达的，许多数据表明受体仍然有功能。已经提出了几种机制来解释AR如何在雄激素缺乏的环境中仍然驱动生长，包括AR扩增、辅因子水平的改变和AR突变[68].
2.4. AR突变
在前列腺癌的早期阶段，AR的突变很罕见，但在晚期雄激素非依赖性肿瘤中，其频率显著增加，这表明AR突变在肿瘤进展中发挥作用[69-72]. 马塞利等。例如，研究发现，在99名前列腺癌早期患者中，没有一名患者的AR编码序列发生突变[70]. 然而，在疾病的晚期，38名患者中有8名（21%）患有更严重的疾病，发现AR突变。
前列腺癌患者中已发现70多种不同的体细胞错义AR突变[73]. 施等.比较了44个这样的突变的活性，发现20个具有功能增益[74]. 携带这种突变的细胞可能在雄激素缺乏的环境中提供生长优势，因此在治疗期间被选中。这种突变提供生长优势的机制似乎至少部分是由于辅因子募集的改变或减少配体特异性。
2.4.1. 辅因子结合的改变
尽管大多数突变发生在LBD中，但在受体的其他部位已经发现了30多个与PCa相关的替换（图。). 蒂利等例如，在N-末端聚谷氨酰胺束内发现了双重体错义突变[75]导致两个亮氨酸残基中断肠道。这些取代被发现可以减少配体诱导的N端和C端相互作用，但矛盾的是，导致了一种受体的活性高于野生型AR。已经描述了与CAG重复序列相互作用的辅活化子，例如ARA24（雄激素受体相关蛋白24）[76]据信，这些突变由于增加了肠道的稳定性和折叠，增强了这种相互作用，从而赋予了更大的转录活性。发现ARA24比野生型受体更能增强突变体的活性，证明了这一点[75]. 在低水平雄激素或较弱的激动剂存在时，这些与辅激活剂增强的相互作用可能会增强AR信号，从而导致治疗失败。
还发现了破坏AR内抑制结构域的突变。AF-2的活性已被证明受到铰链区的抑制[77]. 海伦斯等研究了位于AR铰链区的两个突变R629Q和K630T的影响。这些突变位于二分核定位信号中，减少了受体的核定位和DNA结合。然而，令人惊讶的是，突变体比野生型受体具有更大的转录活性。同样，布坎南等。发现与野生型受体相比，同样位于铰链区域的突变Gln668Arg和Ile670Thr的活性增加，配体特异性降低，而受体水平、配体结合或DNA结合没有变化[78]. 因此，数据表明，通过破坏抑制结构域增加AR活性，铰链区域的突变提供了生长优势。铰链区域抑制AF-2活性的确切机制尚待阐明，然而，已经假设该区域可能抑制辅激活子相互作用[19]. 因此，铰链区的突变可能通过减弱辅激活子募集来增加受体活性。
2.4.2. 配体特异性的改变
描述的第一个失去配体特异性的AR变异体是氨基酸877处的苏氨酸到丙氨酸的取代[79]. 这种突变在晚期前列腺癌Taplin中被频繁发现等。例如，在30%的骨髓转移瘤中发现了突变[69]. 该受体不仅对雄激素有反应，还被雌激素、孕激素和抗雄激素环丙酮醋酸盐和羟基氟他胺（氟他胺的活性形式）激活[80]. AR LBD的晶体结构分析表明，苏氨酸877与雄激素的17β-羟基形成氢键[30]. 进一步的建模表明，较小丙氨酸的取代会影响受体的大小和形状，从而使其他配体可以装入口袋并诱导活性构象[81].
并非所有与前列腺癌相关的LBD替代物都通过改变囊袋的尺寸来降低配体特异性。例如，H874Y突变体AR也被羟基氟他胺、雌二醇、孕酮和醋酸环丙孕酮激活，但该残基的侧链指向口袋之外，并埋藏在螺旋11和12之间的空腔中，该空腔是在配体诱导激活后形成的[82]. 该空腔足够大，可以容纳酪氨酸芳香环，因此，改变的配体特异性似乎不太可能是由于该位点的空间位阻改变所致。相反，看起来更疏水的酪氨酸侧链加强了螺旋12与该凹槽的相互作用。有人提出，这种更强的相互作用可以促进螺旋12重新定位到活性位置，即使存在不适合于口袋的配体，从而降低配体特异性[82]. 有趣的是，已经发现突变体增强了与p160辅活化子的结合，这表明，除了扩大配体特异性外，突变体受体还增强了辅活化子募集[83,84].
还发现共激活剂结合的差异取决于哪种“激动剂”激活突变受体。如前所述，AR可以结合LxxLL和富含苯丙氨酸的基序（如FxxLY），但对后者具有较高的亲和力。我们研究了几种最常见的突变受体（H874Y、T877A和T877S）对这些基序的偏好，并发现基序利用率的显著差异取决于哪种配体激活受体[85]. 例如，在醋酸环丙孕酮存在下，突变体与LxxLL基序特异性相互作用，而在羟基氟他胺存在下，受体与FxxLY基序相互作用。通过染色质免疫沉淀、siRNA和靶基因表达分析，我们能够表明这种选择性延伸到辅激活子招募到内源性基因，这表明依赖配体和相互作用基序，突变受体可能利用不同的辅激活子亚群来增强基因表达。
AR的共激活子相互作用槽由一个L形裂缝组成，该裂缝由三个不同的亚位点（由LBD的螺旋3、4、5和12形成）组成，它们在同源肽的+1、+4和+5位置结合疏水基团[47]. 缝隙两端的保守电荷残基Lys702和Glu897形成了所谓的“电荷钳”（图。). 电荷钳残基与富含苯丙氨酸基序两端的主链原子形成静电相互作用，而LxxLL基序仅与Lys720形成氢键。电荷钳残基Glu897位于螺旋12中，其定位可能受到激动剂结合的影响。因此，如果一个激动剂结合不能诱导电荷钳残基与富含苯丙氨酸基序相互作用的正确定位，那么该位点似乎可以用于LxxLL基序结合。
AR共激活器槽的表面表示。AR AF-2表面的表示突出了L形裂口和关键残基在辅激活子结合中的重要性+1、+4和+5表示1所在的区域标准时间, 4第个和5第个LxxLL和FxxLF-like基序的氨基酸位于结合之后。使用RasMol V2.6使用坐标创建的图像[30].
一些研究表明，AR所产生的受体间和受体内相互作用根据启动子上下文具有不同的影响[86-88]. 我们假设由不同激动剂激活的突变受体可以调节不同的基因亚群，因此我们研究了前列腺分化相关基因的表达水平(激肽释放酶2，KLK2，和分化调节基因-1，DRG-1)和细胞周期进展(细胞周期蛋白依赖激酶2和4、CDK2和CDK4)在LNCaP前列腺癌细胞系中，其内源性表达T877A突变AR[85]. 的表达式KLK2号和CDK2型对不同配体的反应是相似的&雄激素诱导最强烈，其次是抗雄激素羟氟酰胺，然后是醋酸环丙酮。证据川东北4作为一个雄激素调节基因是矛盾的，一些研究报道了雄激素对其的上调作用[89]但在其他人中未发现[90]. 与后者一致，我们没有发现川东北4作为对雄激素的反应，但有趣的是，这两种抗雄激素确实诱导了表达。更引人注目的是DRG-1中，我们发现雄激素（超过12倍）对其高度上调，而羟基氟他胺（约1.7倍）仅对其微弱上调。因此，突变体AR根据配体诱导了雄激素调节基因亚群的不同“模式”调节。由于这包括参与肿瘤生长的基因，因此可能会对肿瘤的进展和治疗产生影响。
