TNFRSF11A , superfamilia del receptor del factor de necrosis tumoral, miembro 11a, activador NFKB, CD265, FEO, LOH18CR1, ODFR, OFE, OPTB7, OSTS, PDB2, RANK, TRANCER, miembro 11a de la superfamilia del receptor del factor de necrosis tumoral, miembro 11a de la superfamilia del receptor TNF, TRANCE-R
El receptor activador del factor nuclear κ B ( RANK ), también conocido como receptor TRANCE o TNFRSF11A , es un miembro de la subfamilia molecular del receptor del factor de necrosis tumoral (TNFR). RANK es el receptor para el ligando RANK ( RANKL ) y parte de la vía de señalización RANK/RANKL/OPG que regula la diferenciación y activación de los osteoclastos . Está asociado con la remodelación y reparación ósea, la función de las células inmunitarias, el desarrollo de los ganglios linfáticos, la regulación térmica y el desarrollo de la glándula mamaria. La osteoprotegerina (OPG) es un receptor señuelo para RANKL y regula la estimulación de la vía de señalización RANK compitiendo por RANKL. El dominio citoplasmático de RANK se une a los TRAF 1, 2, 3, 5 y 6 que transmiten señales a objetivos posteriores como NF-κB y JNK .
El RANK se expresa de forma constitutiva en el músculo esquelético, el timo, el hígado, el colon, el intestino delgado, la glándula suprarrenal, los osteoclastos , las células epiteliales de la glándula mamaria, la próstata, las células vasculares [5] y el páncreas. Lo más común es que la activación del NF-κB esté mediada por el RANKL, pero la sobreexpresión del RANK por sí sola es suficiente para activar la vía del NF-κB. [6]
RANK es una proteína transmembrana de tipo I de 616 aminoácidos . Su dominio extracelular consta de 184 aminoácidos, su dominio transmembrana tiene 21 aminoácidos y su dominio citoplasmático consta de 383 aminoácidos. [11] Al igual que otros miembros de la familia TNFR, tiene cuatro dominios pseudo-repetidores (CRD) extracelulares ricos en cisteína . Comparte un 40% de identidad de aminoácidos con CD40 . RANK está codificado en el cromosoma humano 18q22.1. Muestra un 85% de homología entre homólogos de ratón y humanos. [6]
Existen dos monómeros de RANK relacionados por una simetría doble no cristalográfica perpendicular al eje largo de las moléculas en la unidad asimétrica. RANK contiene cuatro CRD que abarcan una longitud de 100 angstroms, lo que lo convierte en el miembro más largo de la familia TNFR hasta la fecha. [12]
La unión de RANKL a RANK trimeriza el receptor y activa una vía de señalización. El complejo RANK-RANKL forma un complejo heterohexamérico. Solo dos de los cuatro CRD de RANK están en contacto directo con RANKL. La mayoría de los residuos del complejo son hidrófilos. A diferencia de otros miembros del TNFSF, cada interacción superficial en RANK-RANKL es continua. [12]
Función
Osteoclastogénesis
Se ha demostrado que TRAF6 es fundamental para la vía de osteoclastogénesis relacionada con RANK. [13] RANKL se une a RANK, que a su vez se une a TRAF6. TRAF6 estimula la activación de las vías de la quinasa N-terminal c-jun (JNK) y del factor nuclear kappa-b (NF-κB) que desencadenan la diferenciación y activación de los osteoclastos. Este sistema se equilibra mediante la expresión relativa de OPG a RANKL, que están altamente reguladas por muchos factores, incluidas las hormonas, las señales inmunitarias y los factores de crecimiento. Una sobreexpresión de RANKL puede provocar una sobreproducción y activación de los osteoclastos, que descomponen el hueso. El equilibrio entre RANKL y OPG es un objetivo terapéutico en muchas enfermedades, incluidas la osteoporosis asociada a la deficiencia de estrógenos, la artritis reumatoide, la enfermedad de Paget, la enfermedad periodontal y los tumores y neoplasias óseas. [14]
Termorregulación
También se ha demostrado que el RANK es un factor clave en la señalización de termorregulación en las mujeres, que parece estar regulada por las hormonas sexuales ováricas. El RANK se expresa en regiones clave del cerebro asociadas con la termorregulación. La inactivación del RANK en estas regiones provoca una pérdida de la respuesta febril a los niveles elevados de RANKL. También se ha demostrado que es un mediador crítico de la respuesta febril a la fiebre inducida por lipopolisacáridos y las citocinas proinflamatorias IL-1B y TNFa. Este papel clave del sistema RANK-RANKL puede vincular la osteoporosis y los sofocos observados como síntomas de cambios hormonales en mujeres posmenopáusicas. [15]
Desarrollo de la glándula mamaria
El RANK se expresa de forma constitutiva en los tejidos epiteliales mamarios. El calcio transferido de la madre al feto y al neonato se obtiene mediante la degradación del hueso femenino por el aumento de la actividad osteoclástica, que está regulada por el eje RANK/RANKL. El RANKL también actúa a través del RANK para proporcionar señales proliferativas y de supervivencia para promover las etapas finales del desarrollo de la glándula mamaria lactante. El RANK o RANKL disfuncional provoca la detención de la diferenciación y la expansión de los haces alveolares en estructuras mamarias lobuloalveolares maduras, lo que inhabilita la producción de leche. [16]
Importancia clínica
Cáncer
Se ha informado que RANK y RANKL se expresan en algunas líneas celulares de cáncer de mama y cáncer de próstata. La expresión de RANKL en células T infiltradas dentro de carcinomas mamarios activa células epiteliales mamarias neoplásicas que expresan RANK, lo que estimula la metástasis. La expresión de RANKL en estas células y la expresión de RANK en células óseas puede ser la presentación biológica de la idea de semilla y suelo de Paget. La afinidad de RANKL por RANK puede ser la razón por la que estos cánceres tienden a hacer metástasis en el hueso. Una vez que el tumor se siembra en el hueso, las células tumorales estimulan la resorción ósea secretando factores como RANKL o incitando al estroma circundante a expresar factores de crecimiento. Estos factores de crecimiento luego regulan positivamente la producción de RANKL, lo que conduce a la osteoclastogénesis y la destrucción ósea. La destrucción del hueso libera más factores de crecimiento y RANKL, lo que induce más osteoclastogénesis, lo que desencadena un círculo vicioso de destrucción ósea que se observa en tumores óseos metastásicos. [11]
Terapias dirigidas
La mayoría de las terapias que se dirigen al eje RANK/RANKL/OPG tienen como objetivo regular a la baja la expresión de RANKL o aumentar la expresión del receptor señuelo OPG. Por ejemplo, el denosumab es un anticuerpo monoclonal totalmente humano que se dirige contra RANKL. En ensayos de fase I y II, el denosumab provocó una disminución de la resorción ósea en pacientes con mieloma múltiple, cáncer de próstata y cáncer de mama. [11] Otro estudio se centró en desarrollar pequeños miméticos basados en la estructura de OPG que se unen a RANK y RANKL y causan un acoplamiento defectuoso entre ambos. [17]
^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000141655 – Ensembl , mayo de 2017
^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000026321 – Ensembl , mayo de 2017
^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ Sattler AM, Schoppet M, Schaefer JR, Hofbauer LC (2004). "Aspectos novedosos sobre el ligando RANK y la osteoprotegerina en la osteoporosis y la enfermedad vascular". Calcif. Tissue Int . 74 (1): 103–106. doi :10.1007/s00223-003-0011-y. PMID 14523602. S2CID 10628044.
^ ab Anderson DM, Maraskovsky E, Billingsley WL, Dougall WC, Tometsko ME, Roux ER, Teepe MC, DuBose RF, Cosman D, Galibert L (1997). "Un homólogo del receptor de TNF y su ligando mejoran el crecimiento de las células T y la función de las células dendríticas". Nature . 390 (6656): 175–179. Bibcode :1997Natur.390..175A. doi :10.1038/36593. PMID 9367155. S2CID 4373990.
^ Suda T, Takahashi N, Udagawa N, Jimi E, Gillespie MT, Martin TJ (1999). "Modulación de la diferenciación y función de los osteoclastos por los nuevos miembros de las familias de receptores y ligandos del factor de necrosis tumoral". Endocr. Rev. 20 ( 3): 345–357. doi : 10.1210/edrv.20.3.0367 . PMID 10368775.
^ Wong BR, Josien R, Choi Y (1999). "TRANCE es un miembro de la familia TNF que regula la función de las células dendríticas y los osteoclastos". J. Leukoc. Biol . 65 (6): 715–724. doi : 10.1002/jlb.65.6.715 . PMID 10380891. S2CID 17303204.
^ Theill LE, Boyle WJ, Penninger JM (2002). "RANK-L y RANK: células T, pérdida ósea y evolución de los mamíferos". Annu. Rev. Immunol . 20 : 795–823. doi :10.1146/annurev.immunol.20.100301.064753. PMID 11861618.
^ Bridavsky M, Kuhl H, Woodruff A, Kornak U, Timmermann B, Mages N, 99 Lives Consortium, Lupiáñez DG, Symmons O, Ibrahim DM (22 de febrero de 2019). "La secuenciación del genoma completo financiada mediante crowdfunding de la famosa gata Lil BUB identifica mutaciones causales de su osteopetrosis y polidactilia". bioRxiv 10.1101/556761 .Número de identificación del sujeto 91203744
^ abc Schramek D, Penninger JM (2011). "Los múltiples papeles de la señalización RANKL-RANK en los huesos, la mama y el cáncer". IBMS BoneKEy . 8 (5): 237–256. doi :10.1138/20110512.
^ ab Liu C, Walter TS, Huang P, Zhang S, Zhu X, Wu Y, Wedderburn LR, Tang P, Owens RJ, Stuart DI, Ren J, Gao B (14 de mayo de 2010). "Información estructural y funcional de la interacción y señalización RANKL-RANK" (PDF) . The Journal of Immunology . 184 (12): 6910–6919. doi : 10.4049/jimmunol.0904033 . PMID 20483727. S2CID 6913229.
^ Naito A, Azuma S, Tanaka S, Miyazaki T, Takaki S, Takatsu K, Nakao K, Nakamura K, Katsuki M, Yamamoto T, Inoue J (junio de 1999). "Ostepetrosis grave, señalización defectuosa de interleucina-1 y organogénesis de ganglios linfáticos en ratones con deficiencia de TRAF6". De genes a células . 4 (6): 353–62. doi : 10.1046/j.1365-2443.1999.00265.x . PMID 10421844. S2CID 6348480.
^ Hofbauer LC, Heufelder AE (3 de mayo de 2001). "Función del ligando del activador del receptor del factor nuclear κB y la osteoprotegerina en la biología de las células óseas". Journal of Molecular Medicine . 79 (5–6): 243–253. doi :10.1007/s001090100226. PMID 11485016. S2CID 22506007.
^ Hanada R, Leibbrandt A, Hanada T, Kitaoka S, Furuyashiki T, Fujihara H, Trichereau J, Paolino M, Qadri F, Plehm R, Klaere S, Komnenovic V, Mimata H, Yoshimatsu H, Takahashi N, von Haeseler A, Bader M, Kilic SS, Ueta Y, Pifl C, Narumiya S, Penninger JM (26 de noviembre 2009). "Control central de fiebre y temperatura corporal femenina por RANKL/RANK". Naturaleza . 462 (7272): 505–509. Código Bib :2009Natur.462..505H. doi : 10.1038/naturaleza08596. PMID 19940926. S2CID 4403682.
^ Fata JE, Kong YY, Li J, Sasaki T, Irie-Sasaki J, Moorehead RA, Elliott R, Scully S, Voura EB, Lacey DL, Boyle WJ, Khokha R, Penninger JM (29 de septiembre de 2000). "El ligando de osteoprotegerina del factor de diferenciación de osteoclastos es esencial para el desarrollo de la glándula mamaria". Celúla . 103 (1): 41–50. doi : 10.1016/s0092-8674(00)00103-3 . PMID 11051546. S2CID 15438954.
^ Cheng X, Kinosaki M, Takami M, Choi Y, Zhang H, Murali R (15 de diciembre de 2003). "La desactivación del complejo receptor del activador del factor nuclear B (RANK) mediante nuevos peptidomiméticos similares a la osteoprotegerina restaura la pérdida ósea in vivo". Journal of Biological Chemistry . 279 (9): 8269–8277. doi : 10.1074/jbc.M309690200 . PMID 14679212.
^ abcde Galibert L, Tometsko ME, Anderson DM, Cosman D, Dougall WC (diciembre de 1998). "La participación de múltiples factores asociados al receptor de factor de necrosis tumoral (TNFR) en los mecanismos de señalización del activador del receptor de NF-kappaB, un miembro de la superfamilia TNFR". J. Biol. Chem . 273 (51): 34120–7. doi : 10.1074/jbc.273.51.34120 . PMID 9852070.
^ abcd Kim HH, Lee DE, Shin JN, Lee YS, Jeon YM, Chung CH, Ni J, Kwon BS, Lee ZH (enero de 1999). "El activador del receptor de NF-kappaB recluta múltiples adaptadores de la familia TRAF y activa la quinasa N-terminal c-Jun". FEBS Lett . 443 (3): 297–302. doi : 10.1016/S0014-5793(98)01731-1 . PMID 10025951. S2CID 46210019.
^ abc Darnay BG, Haridas V, Ni J, Moore PA, Aggarwal BB (agosto de 1998). "Caracterización del dominio intracelular del receptor activador de NF-kappaB (RANK). Interacción con factores asociados al receptor del factor de necrosis tumoral y activación de NF-kappaB y quinasa N-terminal c-Jun". J. Biol. Chem . 273 (32): 20551–5. doi : 10.1074/jbc.273.32.20551 . PMID 9685412.
^ abc Darnay BG, Ni J, Moore PA, Aggarwal BB (marzo de 1999). "La activación de NF-kappaB por RANK requiere el factor asociado al receptor del factor de necrosis tumoral (TRAF) 6 y la quinasa inductora de NF-kappaB. Identificación de un nuevo motivo de interacción TRAF6". J. Biol. Chem . 274 (12): 7724–31. doi : 10.1074/jbc.274.12.7724 . PMID 10075662.
^ Mizukami J, Takaesu G, Akatsuka H, Sakurai H, Ninomiya-Tsuji J, Matsumoto K, Sakurai N (febrero de 2002). "El activador del receptor del ligando NF-kappaB (RANKL) activa la proteína quinasa activada por mitógeno TAK1 a través de un complejo de señalización que contiene RANK, TAB2 y TRAF6". Mol . Cell. Biol . 22 (4): 992–1000. doi :10.1128/mcb.22.4.992-1000.2002. PMC 134634. PMID 11809792.
Lectura adicional
Romas E, Gillespie MT, Martin TJ (2002). "Participación del ligando del activador del receptor NFkappaB y del factor de necrosis tumoral alfa en la destrucción ósea en la artritis reumatoide". Bone . 30 (2): 340–6. doi :10.1016/S8756-3282(01)00682-2. PMID 11856640.
Collin-Osdoby P (2005). "Regulación de la calcificación vascular por los factores reguladores de osteoclastos RANKL y osteoprotegerina". Circ. Res . 95 (11): 1046–57. doi : 10.1161/01.RES.0000149165.99974.12 . PMID 15564564.
Clohisy DR, Mantyh PW (2005). "El dolor por cáncer de huesos y el papel de RANKL/OPG". Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions . 4 (3): 293–300. PMID 15615497.
Anandarajah AP, Schwarz EM (2006). "Terapia anti-RANKL para trastornos inflamatorios óseos: mecanismos y posibles aplicaciones clínicas". J. Cell. Biochem . 97 (2): 226–32. doi :10.1002/jcb.20674. PMID 16240334. S2CID 33543150.
Baud'huin M, Duplomb L, Ruiz Velasco C, Fortun Y, Heymann D, Padrines M (2007). "Funciones clave del sistema OPG-RANK-RANKL en oncología ósea". Expert Rev Anticancer Ther . 7 (2): 221–32. doi :10.1586/14737140.7.2.221. PMID 17288531. S2CID 12283459.
Boyce BF, Xing L (2007). "Biología de RANK, RANKL y osteoprotegerina". Arthritis Research & Therapy . 9 (Supl 1): S1. doi : 10.1186/ar2165 . PMC 1924516 . PMID 17634140.
Hughes AE, Shearman AM, Weber JL, Barr RJ, Wallace RG, Osterberg PH, Nevin NC, Mollan RA (1994). "Enlace genético de la osteólisis expansiva familiar al cromosoma 18q". Hum. Mol. Genet . 3 (2): 359–61. doi :10.1093/hmg/3.2.359. PMID 7911698.
Cody JD, Singer FR, Roodman GD, Otterund B, Lewis TB, Leppert M, Leach RJ (1997). "Enlace genético de la enfermedad ósea de Paget al cromosoma 18q". Am. J. Hum. Genet . 61 (5): 1117–22. doi :10.1086/301601. PMC 1716035 . PMID 9345096.
Anderson DM, Maraskovsky E, Billingsley WL, Dougall WC, Tometsko ME, Roux ER, Teepe MC, DuBose RF, Cosman D, Galibert L (1997). "Un homólogo del receptor de TNF y su ligando mejoran el crecimiento de las células T y la función de las células dendríticas". Nature . 390 (6656): 175–9. Bibcode :1997Natur.390..175A. doi :10.1038/36593. PMID 9367155. S2CID 4373990.
Haslam SI, Van Hul W, Morales-Piga A, Balemans W, San-Millan JL, Nakatsuka K, Willems P, Haites NE, Ralston SH (1998). "Enfermedad ósea de Paget: evidencia de un locus de susceptibilidad en el cromosoma 18q y de heterogeneidad genética". J. Bone Miner. Res . 13 (6): 911–7. doi : 10.1359/jbmr.1998.13.6.911 . PMID 9626621. S2CID 20552512.
Darnay BG, Haridas V, Ni J, Moore PA, Aggarwal BB (1998). "Caracterización del dominio intracelular del receptor activador de NF-kappaB (RANK). Interacción con factores asociados al receptor del factor de necrosis tumoral y activación de NF-kappaB y quinasa N-terminal c-Jun". J. Biol. Chem . 273 (32): 20551–5. doi : 10.1074/jbc.273.32.20551 . PMID 9685412.
Wong BR, Josien R, Lee SY, Vologodskaia M, Steinman RM, Choi Y (1998). "La familia TRAF de transductores de señal media la activación de NF-kappaB por el receptor TRANCE". J. Biol. Chem . 273 (43): 28355–9. doi : 10.1074/jbc.273.43.28355 . PMID 9774460.
Galibert L, Tometsko ME, Anderson DM, Cosman D, Dougall WC (1999). "La participación de múltiples factores asociados al receptor de factor de necrosis tumoral (TNFR) en los mecanismos de señalización del activador del receptor de NF-kappaB, un miembro de la superfamilia TNFR". J. Biol. Chem . 273 (51): 34120–7. doi : 10.1074/jbc.273.51.34120 . PMID 9852070.
Nakagawa N, Kinosaki M, Yamaguchi K, Shima N, Yasuda H, Yano K, Morinaga T, Higashio K (1999). "RANK es el receptor de señalización esencial para el factor de diferenciación de osteoclastos en la osteoclastogénesis". Bioquímica. Biofísica. Res. Comunitario . 253 (2): 395–400. doi :10.1006/bbrc.1998.9788. PMID 9878548.
Kim HH, Lee DE, Shin JN, Lee YS, Jeon YM, Chung CH, Ni J, Kwon BS, Lee ZH (1999). "El activador del receptor de NF-kappaB recluta múltiples adaptadores de la familia TRAF y activa la quinasa N-terminal c-Jun". FEBS Lett . 443 (3): 297–302. doi : 10.1016/S0014-5793(98)01731-1 . PMID 10025951. S2CID 46210019.
Darnay BG, Ni J, Moore PA, Aggarwal BB (1999). "La activación de NF-kappaB por RANK requiere el factor asociado al receptor del factor de necrosis tumoral (TRAF) 6 y la quinasa inductora de NF-kappaB. Identificación de un nuevo motivo de interacción TRAF6". J. Biol. Chem . 274 (12): 7724–31. doi : 10.1074/jbc.274.12.7724 . PMID 10075662.
Hsu H, Lacey DL, Dunstan CR, Solovyev I, Colombero A, Timms E, Tan HL, Elliott G, Kelley MJ, Sarosi I, Wang L, Xia XZ, Elliott R, Chiu L, Black T, Scully S, Capparelli C, Morony S, Shimamoto G, Bass MB, Boyle WJ (1999). "El miembro de la familia del receptor del factor de necrosis tumoral RANK media la diferenciación y activación de los osteoclastos inducida por el ligando de osteoprotegerina". Proc. Natl. Sci. EE. UU . . 96 (7): 3540–5. Bibcode :1999PNAS...96.3540H. doi : 10.1073/pnas.96.7.3540 . PMC 22329 . PMID 10097072.
Dougall WC, Glaccum M, Charrier K, Rohrbach K, Brasel K, De Smedt T, Daro E, Smith J, Tometsko ME, Maliszewski CR, Armstrong A, Shen V, Bain S, Cosman D, Anderson D, Morrissey PJ, Peschon JJ, Schuh J (1999). "RANK es esencial para el desarrollo de osteoclastos y ganglios linfáticos". Genes Dev . 13 (18): 2412–24. doi :10.1101/gad.13.18.2412. PMC 317030. PMID 10500098 .
Hughes AE, Ralston SH, Marken J, Bell C, MacPherson H, Wallace RG, van Hul W, Whyte MP, Nakatsuka K, Hovy L, Anderson DM (2000). "Las mutaciones en TNFRSF11A, que afectan al péptido señal de RANK, causan osteolisis expansiva familiar" (PDF) . Nat. Genet . 24 (1): 45–8. doi :10.1038/71667. PMID 10615125. S2CID 32165581.
Wong BR, Besser D, Kim N, Arron JR, Vologodskaia M, Hanafusa H, Choi Y (2000). "TRANCE, un miembro de la familia TNF, activa Akt/PKB a través de un complejo de señalización que involucra a TRAF6 y c-Src". Mol. Cell . 4 (6): 1041–9. doi : 10.1016/S1097-2765(00)80232-4 . PMID 10635328.
Childs LM, Paschalis EP, Xing L, Dougall WC, Anderson D, Boskey AL, Puzas JE, Rosier RN, O'Keefe RJ, Boyce BF, Schwarz EM (1 de febrero de 2002). "El bloqueo de la señalización RANK in vivo mediante el activador del receptor de NF-κB:Fc previene y mejora eficazmente la osteólisis inducida por restos de desgaste a través del agotamiento de osteoclastos sin inhibir la osteogénesis". Journal of Bone and Mineral Research . 17 (2): 192–199. doi : 10.1359/jbmr.2002.17.2.192 . PMID 11811549. S2CID 36852811.
Guerrini MM, Sobacchi C, Cassani B, Abinun M, Kilic SS, Pangrazio A, Moratto D, Mazzolari E, Clayton-Smith J, Orchard P, Coxon FP, Helfrich MH, Crockett JC, Mellis D, Vellodi A, Tezcan I, Notarangelo LD, Rogers MJ, Vezzoni P, Villa A, Frattini A (2008). "Osteopetrosis humana pobre en osteoclastos con hipogammaglobulinemia debido a mutaciones de TNFRSF11A (RANK)". La Revista Estadounidense de Genética Humana . 83 (1): 64–76. doi :10.1016/j.ajhg.2008.06.015. PMC 2443850 . PMID 18606301.