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RECETTORI INTRACELLULARIRECETTORI INTRACELLULARI
RECETTORI NUCLEARI (NR)RECETTORI NUCLEARI (NR)
I recettori nucleari legano gli ormoni lipofili.
Gli ormoni lipofili sono gli steroidi, i retinoidi, gli ormoni
tiroidei e la vitamina D. Gli steroidi e la vitamina D3 derivano
dal colesterolo.
LipofiliaLipofilia e capacite capacitàà di diffondere attraverso la membrana di diffondere attraverso la membrana
plasmaticaplasmatica ⇒⇒ recettori recettori intracellulariintracellulari
Sono coinvolti nella regolazione dello sviluppo e nel Sono coinvolti nella regolazione dello sviluppo e nel
mantenimento dellmantenimento dell’’omeostasiomeostasi..
I recettori per gli ormoni steroidei si trovano principalmente
nel citoplasma e in alcuni casi nel nucleo.
I recettori per gli altri ormoni lipofili si trovano solamente nel
nucleo.
MECCANISMO DI CONTROLLO MECCANISMO DI CONTROLLO DELLDELL’’ESPRESSIONE GENICAESPRESSIONE GENICA
I recettori nucleari agiscono come regolatori della
trascrizione dipendenti dal ligando.
Generalmente il legame di un agonista attiva la trascrizione
di determinati geni. In assenza di agonista o in presenza di
antagonisti i NRs hanno attività di silenziamento.
Il legame dellIl legame dell’’agonista non altera lagonista non altera l’’affinitaffinitàà del recettore per del recettore per
il DNAil DNA.
agisce tramite il reclutamento di co-attivatori e co-
repressori nel complesso di trascrizione.
SILENZIAMENTO SILENZIAMENTO ⇒⇒ reclutamento di co-repressori
TRASCRIZIONE TRASCRIZIONE ⇒⇒ reclutamento di co-attivatori
Dna Dna bindingbinding domaindomain (DBD)(DBD) = conservato; 2 motivi zinc-finger
LigandLigand bindingbinding domaindomain (LBD)(LBD) = non conservato
I RECETTORI NUCLEARI HANNO STRUTTURA MODULAREI RECETTORI NUCLEARI HANNO STRUTTURA MODULARE
DNA BINDING DOMAINDNA BINDING DOMAIN
I recettori nucleari si legano al DNA come omodimeri o
eterodimeri.
I NRs riconoscono elementi specifici del DNA chiamati
hormone response elements (elementi di risposta
ormonale).
Queste elementi sono composti da due copie di sequenze
di 6 basi derivate per mutazione e duplicazione dalla
sequenza ancestrale AGGTCA.
Ciascuna delle due sequenze costituisce una half-site
sequence.
I recettori per gli steroidi si legano al DNA come omodimeri e
riconoscono sequenze palindromiche (inverted repeat)
I recettori per gli altri ormoni lipofili si legano al DNA come
eterodimeri con RXR. Le sequenze riconosciute sono del tipo
direct-repeat o everted-repeat.
Il numero di basi che separano le due half-site sequences è
importante per determinare la specificità di interazione.
Il DBD è caratterizzato da 9 residui di Cys altamente conservati 8 dei quali coordinano due ioni zinco. Si formano
quindi 2 motivi zinc-finger, di cui il primo determina l’interazione
con il solco maggiore del DNA e il secondo contribuisce
debolmente alla dimerizzazione.
I DBD possono dimerizzare in presenza di DNA target, mentre
la dimerizzazione a livello dei LBD dipende dalla presenza del
ligando ed è indipendente dalla presenza di DNA.
Zinc finger classico
Zinc fingers del DBD dei recettori nucleari
La forma olo è più compatta rispetto alla forma apo
Più resistente alla proteolisi
Migra più velocemente su gel
LIGAND BINDING DOMAINLIGAND BINDING DOMAIN
Esempio di ampia variazione conformazionale indotta
da ligando
VARIAZIONI CONFORMAZIONALI NELLA VARIAZIONI CONFORMAZIONALI NELLA TRANSIZIONE APO/OLOTRANSIZIONE APO/OLO
1. H2 è presente solo nella forma apo. Nella forma olo
denatura per formare un loop flessibile.
2. H11 si sposta e forma una struttura continua con
H10. Nella forma apo H11 stabilizza la struttura
riempiendo la tasca per il ligando con residui
idrofobici. H11 espone una faccia al solvente nella
forma apo e l’altra faccia nella forma olo. La faccia
esposta nella forma apo contribuisce alla
generazione della superficie di interazione con i
corepressori.
3. Il movimento di H11 permette la rotazione e lo
spostamento di H3 che si pone contro la tasca di
legame del ligando.
4. I movimenti 1, 2 e 3 generano la corretta disposizione
dei residui in contatto con il ligando, chiudono la
tasca del ligando e generano la superficie di
interazione per H12.
5. H12 si posiziona contro la tasca del ligando e
contribuisce a generare la superficie di interazione
per i coattivatori.
Recettore non legato
Corepressor (H3-H4-H11)
“CoRNR-box”
(L/I)xx(I/V)I
Recettore legato Ag
Coactivator (H3-H4-H12)
“NR-box”
LxxLL motif
MECCANISMO DMECCANISMO D’’AZIONE DEGLI AZIONE DEGLI ANTAGONISTIANTAGONISTI
Le strutture olo-LBD e antagonista-LBD sono
praticamente sovrapponibili, con l’eccezione di H12 che
si lega nel solco creato da H3, loop 3/4 e H4. H12 viene
ad occupare quindi il sito di legame per il motivo LxxLL
del co-attivatore.
N.B.N.B. in H12 sono presenti alcuni residui idrofobici
conservati che definiscono un motivo LxxLL degenerato.
Recettore: RARRecettore: RARαα
L’impedimento sterico tra I412 e gruppo sostituente
dell’antagonista fa si che H12 debba assumere una
conformazione a bassa energia diversa da quella
adottata nel complesso con l’agonista.
Tale conformazione è resa possibile dalla
“distensione” di H11.
AGONISMOAGONISMO--ANTAGONISMO PARZIALEANTAGONISMO PARZIALE
Negli antagonisti parziali manca il sostituente voluminoso
H12 si può posizionare come in forma olo
Gli antagonisti parziali determinano distensione H11
Possibile posizionamento H12 nel solco degli antagonisti
Agonista Antagonista Antagonista parziale
Inoltre i ligandi agonisti/antagonisti parziali non riescono
a stabilizzare H12 nella sua posizione olo perché
mancano i contatti tra ligando e H12.
In questo caso H12 può assumere entrambe le posizioni
(agonista e antagonista) e quale sia favorita dipenderà
dalla concentrazione di co-attivatori e co-repressori ⇒l’effetto agonista o antagonista sarà tessuto-specifico.
ER + ER + genisteinagenisteina ((fitofito--estrogenoestrogeno)) ER + ER + raloxifeneraloxifene
ORIGINE MOLECOLARE DELLA SPECIFICITORIGINE MOLECOLARE DELLA SPECIFICITÀÀ--11
(due (due ligandiligandi simili si legano a recettori diversi)simili si legano a recettori diversi)
(es. (es. estradioloestradiolo vsvs progesterone)progesterone)
Gruppi –OH sono donatori di legami idrogeno
Gruppi =O sono accettori di legami idrogeno
ORIGINE MOLECOLARE DELLA SPECIFICITORIGINE MOLECOLARE DELLA SPECIFICITÀÀ--22
(due (due ligandiligandi diversi si possono legare allo stesso diversi si possono legare allo stesso
recettore)recettore)
(es. RXR e RAR)(es. RXR e RAR)
RXR lega solo l’acido retinoico 9-cis
RAR lega l’acido retinoico 9-cis e l’acido retinoico all-trans