O sistema da procineticina desempenha um papel importante na migração dos neurônios secretores de GnRH e na neurogênese do bulbo olfatório. Camundongos com ablação dos genes que codificam a procineticina 2 (PROK2) e seu receptor (PROKR2) apresentaram fenótipos semelhantes ao da síndrome de Kallmann descrita em humanos. Mutações inativadoras nos genes PROK2 e PROKR2 foram identificadas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. Com base nestes achados, investigamos a presença de alterações estruturais nos genes PROK2 e PROKR2 em 107 pacientes brasileiros (63 com síndrome de Kallmann e 47 com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado normósmico). Cem indivíduos brasileiros que relataram desenvolvimento puberal normal foram utilizados como grupo controle. As regiões codificadoras dos genes PROK2 e PROKR2 foram amplificadas utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático. Duas mutações no gene PROK2 foram identificadas: a mutação p.G100fsX121 em homozigose presente em dois irmãos com síndrome de Kallmann; e a mutação p.I55fsX56 em heterozigose identiificada em um paciente com HHIn. Quatro mutações foram identificadas no gene PROKR2 (p.R80C, p.Y140X, p.L173R e p.R268C) em cinco pacientes com síndrome de Kallmann e um paciente com HHIn. Essas mutações não foram encontradas no grupo controle. As mutações do tipo missense, p.R80C, p.L173R e p.R268C foram identificadas em heterozigose. Mutações nos genes FGFR1, GnRHR, KiSS-1 e GPR54 foram excluídas nesses pacientes. O paciente portador da mutação p.R268C do PROKR2 apresentou deleção dos exons 1 e 2 do gene KAL1. Adicionalmente, as mutações p.R80C e p.R268C foram identificadas em heterozigose em parentes de primeiro grau assintomáticos dos casos índices. A nova mutação p.Y140X do PROKR2, única alteração em homozigose, foi identificada em um paciente com micropênis, criptorquidia bilateral, anosmia e palato ogival. Os pais deste paciente eram portadores da mutação p.Y140X em heterozigose e relataram desenvolvimento puberal normal e ausência de anormalidades olfatórias. Estudos in vitro da nova mutação p.R80C localizada na primeira alça intracelular demonstraram que o acúmulo de fofatidil-inositol (IP), assim como a ativação da via da MAPK foram significativamente afetadas em células transfectadas com o receptor mutado em relação ao receptor selvagem, indicando que a mutação p.R80C determina uma menor atividade do receptor. Avaliação da expressão por Western blot mostrou uma diminuição na expressão do receptor mutado R80C e uma maior expressão de receptores imaturos. Esses achados sugeriram o papel crítico da arginina localizada na posição 80 na atividade normal do receptor. Em conclusão, expandimos o repertório de mutações deletérias nos genes PROK2 e PROKR2 em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. A haploinsuficiência do PROKR2 não foi suficiente para causar síndrome de Kallmann ou HHIn, entretanto mutações inativadoras em homozigose nos genes PROK2 e PROKR2 foram responsáveis pelo fenótipo reprodutivo e olfatório anormal, em concordância com os estudos prévios de ablação gênica em modelos animais. Arginina localizada na posição 80 do PROKR2 desempenha um papel crucial na adequada maturação do receptor / Physiological activation of the prokineticin pathway has a critical role in olfactory bulb morphogenesis and GnRH secretion. Knock-out mice for genes that encode prokineticin 2 (PROK2) and the prokineticin receptor 2 (PROKR2) exhibited a phenotype similar to the Kallmann syndrome (KS). Inactivating mutations in PROK2 and PROKR2 have been identified in patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism. Based on these findings, we investigated the presence of inactivating mutations of the genes PROK2 and PROKR2 in Brazilian patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism associated or not with olfactory abnormalities and performed in vitro studies of the new identified mutations. We studied 107 patients with HH (63 with Kallmann syndrome and 44 with normosmic HH) and 100 control individuals. The coding regions of PROK2 and PROKR2 were amplified by polymerase chain reaction followed by enzymatic purification and direct automatic sequencing. In PROK2, two known frameshift mutations were identified. Two brothers with Kallmann syndrome harbored the homozygous p.G100fsX121 mutation, whereas one male with normosmic HH harbored the heterozygous p.I55fsX56 mutation. In PROKR2, four distinct mutations (p.R80C, p.Y140X, p.L173R and p.R268C) were identified in five patients with Kallmann syndrome and in one patient with normosmic HH. These mutations were not found in the control group. The p.R80C and p.R268C missense mutations were identified in heterozygous state in the HH patients and in their asymptomatic first-degree relatives. The p.L173R was also identified in heterozygous state. In addition, no mutations of FGFR1, GnRHR, KiSS-1 or GPR54 were identified in these patients. The patient with the PROKR2 mutation p.R268C also has a deletion of the exon 1 and 2 in the gene KAL1. Notably, the new nonsense mutation (p.Y140X) was identified in homozygous state in an anosmic boy with micropenis, bilateral cryptorchidism and high-arched palate. His asymptomatic parents were heterozygous for this severe defect. In vitro studies of the new mutation, p.R80C, were performed in order to access the mechanism by which this mutation could affect the activity of the PROKR2. In vitro studies showed that the amount of fofatidil-inositol (PI) and the activation of MAPK were significantly lower in cells transfected with the R80C mutant receptor than in cells transfected with the wild receptor, indicating that this variant is a loss-of-function mutation. Binding studies and Western blot showed a reduction in the expression levels of the receptor in the plasma membrane and in whole cell, respectively. Additionally, Western blot analysis of R80C PROKR2 revealed an additional smaller molecular weight band that represents the presence of immature unglycosylated receptors. The arginine 80 in ICL1 is important for post-translational processing of PROKR2. In conclusion, we expanded the repertoire of PROK2 and PROKR2 mutations in patients with HH and showed that PROKR2 haploinsufficiency is not sufficient to cause Kallmann syndrome or normosmic HH, whereas homozygous loss-of-function mutations either in PROK2 or PROKR2 are sufficient to cause disease phenotype, in accordance with the Prokr2 and Prok2 knockout mouse models. In vitro studies suggested that the arginine located at position 80 of the receptor seems to play an important role in the receptor function

A síndrome dos ovários policísticos (SOP) é um distúrbio endócrino caracterizado por anovulação crônica e hiperandrogenismo. Modelos animais em ratas são usados para estudar processos complexos da SOP. As procineticinas (PROKs) são proteínas relacionadas a apoptose, proliferação vascular e regulação do sistema reprodutor. No entanto, seu padrão de expressão e função não são bem conhecidos no ovário com SOP. Este estudo propõe-se a identificar e localizar as PROKs e seus receptores nos ovários de ratas com SOP experimental. Foram utilizadas 33 ratas Wistar divididas em 3 grupos que receberam, entre o 1º e o 3º dia de vida, uma única injeção por via subcutânea de: propionato de testosterona (1,25 mg/0,1 mL, GT, n=12); benzoato de estradiol (0,5 mg/0,1 mL, GE, n=11) e óleo de oliva (0,1 mL, GC, n=10). Aos 90-95 dias de idade, os animais foram eutanaziados e os ovários removidos para avaliação da expressão gênica e proteica das procineticinas 1 e 2 e seus receptores por qRT-PCR e imunoistoquímica. A expressão dos genes Prok1 e Prok2 nos ovários de ratas do GT foi maior quando comparado ao GC (p=0,0157 e p=0,0354). Houve maior expressão da proteína PROK2 em células da teca interna (p=0,0049) e nas células intersticiais (p=0,0068) de folículos antrais nos ovários de ratas do GT em relação ao GC. PROK2 foi mais expressa em células da granulosa dos folículos pré-antrais comparado aos folículos antrais no GT (p=0,0098). Concluímos que as procineticinas estão expressas no ovário do modelo estudado em diferentes padrões, e que a PROK2 parece exibir maior expressão no grupo testosterona. Por apresentar papéis relevantes no controle do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal, acreditamos que esses resultados podem abrir uma linha de investigação sobre o papel dessa proteína na fisiopatologia da síndrome / Polycystic ovary syndrome (PCOS) is an endocrine disorder characterized by chronic anovulation and hyperandrogenism. Animal models have been used to study PCOS pathophysiology. Prokineticins (PROKs) are proteins with functions related to apoptosis, vascular proliferation and reproductive physiology. However, their expression patterns and functions are unknown in the PCOS ovary. The aim of this study is to identify and localize the PROKs and their receptors in PCOS rat models induced by testosterone or estradiol. Thirty-three female Wistar rats aged between 1-3 days were sorted into three groups according to the compounds injected subcutaneously: Testosterone propionate (1.25 mg / 0.1 mL, TG, n = 12); Estradiol benzoate (0.5 mg / 0.1 mL, EG, n = 11) and olive oil (0.1 mL, CG, n = 10). At 90-95 days of age, the animals were euthanized and the ovaries removed for evaluation of prokineticins 1 and 2 and their receptors by qRT-PCR and immunohistochemistry. The expression of the genes Prok1 and Prok2 in the ovaries was higher in TG compared to CG (p=0.0157 and p=0.0345). There was higher expression of PROK2 in theca interna (p=0.0049) and interstitial cells (p=0.0068) of antral follicles in the ovaries of TG vs CG; PROK2 was higher expressed in the granulosa cells of the preantral follicles compared to the antral follicles in the TG (p=0.0098). We conclude that prokineticins are expressed in the ovary of the animal model studied and they present different patterns, PROK2 seems to exhibit higher expression in the testosterone group. Due important roles in the control of the hypothalamicpituitary- gonadal axis, we believe that these results may open a line of investigation about the role of this protein in the pathophysiology of the syndrome

L’obésité est un facteur de risque pour de nombreuses maladies telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. La prokinéticine-2 a été caractérisée comme une hormone anorexigène qui joue un rôle dans la régulation de l’appétit et le métabolisme énergétique via une action sur le récepteur PKR2 au niveau centrale.Cette étude consiste à étudier l’implication de la PK2 et de PKR1 dans le tissu adipeux et dans la physiopathologie de l’obésité. Les souris PKR1-/- dans lesquelles le gène codant pour PKR1 est totalement inactivé, présentent une obésité par hyperplasie, du fait de la prolifération des préadipocytes. Les souris PKR1-/- présentent un état diabétique, avec une insensibilité à l’insuline accrue et une forte intolérance au glucose. Les souris aP2-PKR1-/- dans lesquelles PKR1 est spécifiquement inactivé dans le tissu adipeux, présentent, elle aussi, une obésité hyperplasique, due de la prolifération des préadipocytes. In vitro, nos résultats montrent que la PK2 est capable d’inhiber la différenciation des préadipocytes en inhibant la prolifération des préadipocytes lors de la phase d’expansion clonale mitotique. Nos résultats permettent d’envisager un rôle de la PK2 et de son récepteur PKR1 dans le traitement de l’obésité. / Obesity is a risk factor for various disorders such as type 2 diabetes and cardiovascular diseases. The prokineticins, prokineticin-1 and prokineticin-2 bind two similar G protein-coupled receptors, PKR1 and PKR2. Prokineticin-2 is an anorexigenic hormone that plays a role in appetite regulation and energy metabolism, via a direct hypothalamic mechanism. Since adipocytes express mainly PKR1, we investigated the role of PKR1 in adipocyte functions. PKR1-null mutant mice exhibit increased body weight that is due to an increased visceral fat mass. Mutant adipose tissue is characterized by adipocyte hyperplasia due to an increase in number of proliferating preadipocyte. Mutant adipocytes exhibit downregulation of insulin signaling that is associated with glucose and insulin tolerance. Adipocyte-specific aP2-PKR1 knockout mice present also an increased visceral adipose tissue that lead to a slight increased body weight. Fat mass is also characterized by an hyperplasia and an increased preadipocyte proliferation. This mice present slight metabolic changes. Utilizing 3T3-L1 murine preadipocytes, our study reveals that prokineticin-2 exerts an antiadipogenic function in murine cells. Inhibition of adipogenesis mediated by prokineticin-2 involved PKR1. Prokineticin-2 also inhibits proliferation of preadipocytes. These results suggest that prokineticin-2 via PKR1 signaling plays a crucial role in adipogenesis and adipose tissue hyperplasia.

O sistema da procineticina desempenha um papel importante na migração dos neurônios secretores de GnRH e na neurogênese do bulbo olfatório. Camundongos com ablação dos genes que codificam a procineticina 2 (PROK2) e seu receptor (PROKR2) apresentaram fenótipos semelhantes ao da síndrome de Kallmann descrita em humanos. Mutações inativadoras nos genes PROK2 e PROKR2 foram identificadas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. Com base nestes achados, investigamos a presença de alterações estruturais nos genes PROK2 e PROKR2 em 107 pacientes brasileiros (63 com síndrome de Kallmann e 47 com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado normósmico). Cem indivíduos brasileiros que relataram desenvolvimento puberal normal foram utilizados como grupo controle. As regiões codificadoras dos genes PROK2 e PROKR2 foram amplificadas utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático. Duas mutações no gene PROK2 foram identificadas: a mutação p.G100fsX121 em homozigose presente em dois irmãos com síndrome de Kallmann; e a mutação p.I55fsX56 em heterozigose identiificada em um paciente com HHIn. Quatro mutações foram identificadas no gene PROKR2 (p.R80C, p.Y140X, p.L173R e p.R268C) em cinco pacientes com síndrome de Kallmann e um paciente com HHIn. Essas mutações não foram encontradas no grupo controle. As mutações do tipo missense, p.R80C, p.L173R e p.R268C foram identificadas em heterozigose. Mutações nos genes FGFR1, GnRHR, KiSS-1 e GPR54 foram excluídas nesses pacientes. O paciente portador da mutação p.R268C do PROKR2 apresentou deleção dos exons 1 e 2 do gene KAL1. Adicionalmente, as mutações p.R80C e p.R268C foram identificadas em heterozigose em parentes de primeiro grau assintomáticos dos casos índices. A nova mutação p.Y140X do PROKR2, única alteração em homozigose, foi identificada em um paciente com micropênis, criptorquidia bilateral, anosmia e palato ogival. Os pais deste paciente eram portadores da mutação p.Y140X em heterozigose e relataram desenvolvimento puberal normal e ausência de anormalidades olfatórias. Estudos in vitro da nova mutação p.R80C localizada na primeira alça intracelular demonstraram que o acúmulo de fofatidil-inositol (IP), assim como a ativação da via da MAPK foram significativamente afetadas em células transfectadas com o receptor mutado em relação ao receptor selvagem, indicando que a mutação p.R80C determina uma menor atividade do receptor. Avaliação da expressão por Western blot mostrou uma diminuição na expressão do receptor mutado R80C e uma maior expressão de receptores imaturos. Esses achados sugeriram o papel crítico da arginina localizada na posição 80 na atividade normal do receptor. Em conclusão, expandimos o repertório de mutações deletérias nos genes PROK2 e PROKR2 em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. A haploinsuficiência do PROKR2 não foi suficiente para causar síndrome de Kallmann ou HHIn, entretanto mutações inativadoras em homozigose nos genes PROK2 e PROKR2 foram responsáveis pelo fenótipo reprodutivo e olfatório anormal, em concordância com os estudos prévios de ablação gênica em modelos animais. Arginina localizada na posição 80 do PROKR2 desempenha um papel crucial na adequada maturação do receptor / Physiological activation of the prokineticin pathway has a critical role in olfactory bulb morphogenesis and GnRH secretion. Knock-out mice for genes that encode prokineticin 2 (PROK2) and the prokineticin receptor 2 (PROKR2) exhibited a phenotype similar to the Kallmann syndrome (KS). Inactivating mutations in PROK2 and PROKR2 have been identified in patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism. Based on these findings, we investigated the presence of inactivating mutations of the genes PROK2 and PROKR2 in Brazilian patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism associated or not with olfactory abnormalities and performed in vitro studies of the new identified mutations. We studied 107 patients with HH (63 with Kallmann syndrome and 44 with normosmic HH) and 100 control individuals. The coding regions of PROK2 and PROKR2 were amplified by polymerase chain reaction followed by enzymatic purification and direct automatic sequencing. In PROK2, two known frameshift mutations were identified. Two brothers with Kallmann syndrome harbored the homozygous p.G100fsX121 mutation, whereas one male with normosmic HH harbored the heterozygous p.I55fsX56 mutation. In PROKR2, four distinct mutations (p.R80C, p.Y140X, p.L173R and p.R268C) were identified in five patients with Kallmann syndrome and in one patient with normosmic HH. These mutations were not found in the control group. The p.R80C and p.R268C missense mutations were identified in heterozygous state in the HH patients and in their asymptomatic first-degree relatives. The p.L173R was also identified in heterozygous state. In addition, no mutations of FGFR1, GnRHR, KiSS-1 or GPR54 were identified in these patients. The patient with the PROKR2 mutation p.R268C also has a deletion of the exon 1 and 2 in the gene KAL1. Notably, the new nonsense mutation (p.Y140X) was identified in homozygous state in an anosmic boy with micropenis, bilateral cryptorchidism and high-arched palate. His asymptomatic parents were heterozygous for this severe defect. In vitro studies of the new mutation, p.R80C, were performed in order to access the mechanism by which this mutation could affect the activity of the PROKR2. In vitro studies showed that the amount of fofatidil-inositol (PI) and the activation of MAPK were significantly lower in cells transfected with the R80C mutant receptor than in cells transfected with the wild receptor, indicating that this variant is a loss-of-function mutation. Binding studies and Western blot showed a reduction in the expression levels of the receptor in the plasma membrane and in whole cell, respectively. Additionally, Western blot analysis of R80C PROKR2 revealed an additional smaller molecular weight band that represents the presence of immature unglycosylated receptors. The arginine 80 in ICL1 is important for post-translational processing of PROKR2. In conclusion, we expanded the repertoire of PROK2 and PROKR2 mutations in patients with HH and showed that PROKR2 haploinsufficiency is not sufficient to cause Kallmann syndrome or normosmic HH, whereas homozygous loss-of-function mutations either in PROK2 or PROKR2 are sufficient to cause disease phenotype, in accordance with the Prokr2 and Prok2 knockout mouse models. In vitro studies suggested that the arginine located at position 80 of the receptor seems to play an important role in the receptor function

A síndrome dos ovários policísticos (SOP) é um distúrbio endócrino caracterizado por anovulação crônica e hiperandrogenismo. Modelos animais em ratas são usados para estudar processos complexos da SOP. As procineticinas (PROKs) são proteínas relacionadas a apoptose, proliferação vascular e regulação do sistema reprodutor. No entanto, seu padrão de expressão e função não são bem conhecidos no ovário com SOP. Este estudo propõe-se a identificar e localizar as PROKs e seus receptores nos ovários de ratas com SOP experimental. Foram utilizadas 33 ratas Wistar divididas em 3 grupos que receberam, entre o 1º e o 3º dia de vida, uma única injeção por via subcutânea de: propionato de testosterona (1,25 mg/0,1 mL, GT, n=12); benzoato de estradiol (0,5 mg/0,1 mL, GE, n=11) e óleo de oliva (0,1 mL, GC, n=10). Aos 90-95 dias de idade, os animais foram eutanaziados e os ovários removidos para avaliação da expressão gênica e proteica das procineticinas 1 e 2 e seus receptores por qRT-PCR e imunoistoquímica. A expressão dos genes Prok1 e Prok2 nos ovários de ratas do GT foi maior quando comparado ao GC (p=0,0157 e p=0,0354). Houve maior expressão da proteína PROK2 em células da teca interna (p=0,0049) e nas células intersticiais (p=0,0068) de folículos antrais nos ovários de ratas do GT em relação ao GC. PROK2 foi mais expressa em células da granulosa dos folículos pré-antrais comparado aos folículos antrais no GT (p=0,0098). Concluímos que as procineticinas estão expressas no ovário do modelo estudado em diferentes padrões, e que a PROK2 parece exibir maior expressão no grupo testosterona. Por apresentar papéis relevantes no controle do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal, acreditamos que esses resultados podem abrir uma linha de investigação sobre o papel dessa proteína na fisiopatologia da síndrome / Polycystic ovary syndrome (PCOS) is an endocrine disorder characterized by chronic anovulation and hyperandrogenism. Animal models have been used to study PCOS pathophysiology. Prokineticins (PROKs) are proteins with functions related to apoptosis, vascular proliferation and reproductive physiology. However, their expression patterns and functions are unknown in the PCOS ovary. The aim of this study is to identify and localize the PROKs and their receptors in PCOS rat models induced by testosterone or estradiol. Thirty-three female Wistar rats aged between 1-3 days were sorted into three groups according to the compounds injected subcutaneously: Testosterone propionate (1.25 mg / 0.1 mL, TG, n = 12); Estradiol benzoate (0.5 mg / 0.1 mL, EG, n = 11) and olive oil (0.1 mL, CG, n = 10). At 90-95 days of age, the animals were euthanized and the ovaries removed for evaluation of prokineticins 1 and 2 and their receptors by qRT-PCR and immunohistochemistry. The expression of the genes Prok1 and Prok2 in the ovaries was higher in TG compared to CG (p=0.0157 and p=0.0345). There was higher expression of PROK2 in theca interna (p=0.0049) and interstitial cells (p=0.0068) of antral follicles in the ovaries of TG vs CG; PROK2 was higher expressed in the granulosa cells of the preantral follicles compared to the antral follicles in the TG (p=0.0098). We conclude that prokineticins are expressed in the ovary of the animal model studied and they present different patterns, PROK2 seems to exhibit higher expression in the testosterone group. Due important roles in the control of the hypothalamicpituitary- gonadal axis, we believe that these results may open a line of investigation about the role of this protein in the pathophysiology of the syndrome