チロトロピンホルモン（TSH）の受容体ホモ二量体化とcAMP産生の制御

TSH Receptor Homodimerization in Regulation of cAMP Production in Human Thyrocytes .

• Alisa Boutin
• Christine C Krieger
• Bernice Marcus-Samuels
• Joanna Klubo-Gwiezdzinska
• Susanne Neumann
• Marvin C Gershengorn

抄録

チロトロピンホルモン（TSH）は、ヒト甲状腺切片において cAMP 産生を二相的に制御することが報告されている。この現象は、TSH受容体（TSHR）を過剰発現しているHEK293細胞で観察されたが、ヒト甲状腺細胞（hThyros）では25％しか観察されなかった。hThyros では TSHR の発現が低かったため、二相性の cAMP 調節には TSHR の高レベル発現が必要であるという仮説を検証した。ヒトTSHR（AdhTSHR）を発現するアデノウイルスをhThyrosに感染させてTSHRの発現を増加させ、TSH刺激によるcAMP産生とTSHRのホモ二量化を測定した。hThyrosのTSHR mRNAレベルはヒト甲状腺組織の100倍低かった。AdhTSHR感染はTSHR mRNA発現を甲状腺組織で見られるレベルまで増加させ、フローサイトメトリーは細胞表面のTSHRが15倍以上に増加したことを示した。ほとんどの非感染hThyro調製物は単調なcAMP産生を示した。対照的に、TSHRを発現するレベルのAdhTSHRに感染したhThyro調製物のほとんどは、二相性のTSH用量反応を示した。AdhTSHRに感染したhThyroを百日咳トキシンで処理すると、単調な用量反応曲線が得られ、高TSH用量での低レベルのcAMP産生はG/Gタンパク質によって媒介されていることが示された。近接ライゲーションアッセイでは、AdhTSHR感染によりTSHRホモ二量体の数が著しく増加することが確認された。我々は、hThyrosがcAMP産生の二相性TSH調節を示すためには、ホモダイマーとしてのTSHRのレベルが必要であると結論付けた。

Thyrotropin hormone (TSH) was reported to exhibit biphasic regulation of cAMP production in human thyroid slices; specifically, upregulation at low TSH doses transitioning to inhibition at high doses. We observed this phenomenon in HEK293 cells overexpressing TSH receptors (TSHRs) but in only 25% of human thyrocytes (hThyros) . Because TSHR expression in hThyros was low, we tested the hypothesis that high, levels of TSHRs were needed for biphasic cAMP regulation. We increased expression of TSHRs by infecting hThyros with adenoviruses expressing human TSHR (AdhTSHR), measured TSH-stimulated cAMP production and TSHR homodimerization. TSHR mRNA levels in hThyros were 100-fold lower than in human thyroid tissue. AdhTSHR infection increased TSHR mRNA expression to levels found in thyroid tissue and flow cytometry showed that cell-surface TSHRs increased more than 15-fold. Most uninfected hThyro preparations exhibited monotonic cAMP production. In contrast, most hThyro preparations infected with AdhTSHR expressing TSHR at levels exhibited biphasic TSH dose responses. Treatment of AdhTSHR-infected hThyros with pertussis toxin resulted in monotonic dose response curves demonstrating that lower levels of cAMP production at high TSH doses were mediated by G/G proteins. Proximity ligation assays confirmed that AdhTSHR infection markedly increased the number of TSHR homodimers. We conclude that levels of TSHRs as homodimers are needed for hThyros to exhibit biphasic TSH regulation of cAMP production.

Copyright © 2020 Boutin, Krieger, Marcus-Samuels, Klubo-Gwiezdzinska, Neumann and Gershengorn.