seÃ±alizaciÃ³n-receptores nucleares

RECEPTORES NUCLEARES

Superfamilia receptores nucleares:

Receptores hormonas esteroideas (estradiol, progesterona, testosterona,cortisol).

Receptor hormona tiroidea (tiroxina). Receptor hormona tiroidea (tiroxina).

Receptores vitaminas A y D3.

Receptor cido retinoico.

Hay muchos receptores nucleares para los que no se conoce el ligando receptores nucleares hurfanos (constituyen una familia dentro de lasuperfamilia).

SUPERFAMILIA DE RECEPTORES NUCLEARES

Jamshed R. Tata

Nature Reviews Molecular Cell Biology 3, 702-710 (2002)

Hay 24 de 48 receptoresnucleares con ligandosconocidos, pero tambin existenreceptores nucleares hurfanospara los que no se handescubierto ligandos.

Nature Reviews Drug Discovery 3, 950-964 (2004)

Los receptores nucleares constituyen una superfamilia de factores de transcripcindependientes de ligando que regulan diferentes aspectos del crecimiento, eldesarrollo, la diferenciacin, metabolismo y la homeostasis.

Estos receptores se sitan en el


Estos receptores se sitan en elinterior celular y regulan laexpresin gnica.Su inters biomdico deriva deque podran ser moduladospara prevenir el desarrollo deenfermedades humanas, talescomo obesidad, diabetes yenfermedades cardiovasculares.


Los receptores nucleares puedenactuar como monmeros (SF1factor estereidognico 1), comohomodmeros (receptor deesteroides) o como heterodmeroscon el receptor de retinoide X (RARcon el receptor de retinoide X (RARreceptor de cido retinoico, THRreceptor de hormona tiroidea, VDRreceptor de vitamina D y variosreceptores nucleares hurfanos).

- Glucocorticoides- Mineralocorticoides- Esteroides sexuales- Hormonas tiroideas- Vitamina D3

SUPERFAMILIA DE RECEPTORES NUCLEARES

Ligandos

Estos receptores reconocen a secuenciasespecficas del DNA denominadaselementos de respuesta a hormona (HRE).

- Vitamina D3- Acido retinoco


Existen diferencias entre estos receptores con respecto a la localizacin subcelular:

- Receptor de los glucocorticoides (GR) y demineralocorticoides, (MR) citoplasma. Seasocian a chaperonas.asocian a chaperonas.

- Otros receptores en el ncleo asociadoscon el DNA.

- El receptor de hormonas tiroideas puedetener localizacin nuclear, citoslica o hallarseen la membrana de la mitocondria.


Mecanismo de accin de los receptores nucleares (Clase I). El mecanismo del receptor nuclear (RN)de clase I el cual, en ausencia de ligando, se localiza en el citoplasma. La unin de la hormona al RNproduce la disociacin de las protenas de choque trmico 90 y 70 (HSP90 y HSP70), la dimerizaciny por ltimo la traslocacin al ncleo donde el RN se unir a una secuencia especfica del ADNconocida como elemento de respuesta a hormona (HRE). El complejo RN-ADN presenta lacapacidad de reclutar otras protenas implicadas en la transcripcin de los genes diana, queexpresarn protenas que darn lugar a cambios en la funcin celular.A este tipo pertenecen los receptores para estrgenos, andrgenos, progesterona yglucocorticoides.


Mecanismo de accin de los receptores nucleares (Clase II). El receptor se sita en el ncleo unidoal ADN. Para el propsito de la ilustracin, el receptor nuclear mostrado aqu es el receptor dehormona tiroidea (TR) formando un heterodmero con el receptor X retinoide. En ausencia deligando, TR se encuentra unido a la protena correpresora. Cuando el ligando est unido a TR, seproduce la disociacin del correpresor y el reclutamiento de la protena coactivadora, que reclutaprotenas adicionales como la ARN polimerasa, implicadas en la transcripcin de los genes diana ysu traduccin a protenas que resultar en un cambio de la funcin celular.A este tipo pertenecen los receptores para hormonas tiroideas el receptor de cido retinoico y elreceptor X retinoide.


Dominio modulador A/B en la regin N-terminal.

Variable en longitud y secuencia primaria.

Este dominio suele contener una funcin de transactivacin. conocidacomo AF-1.

Reconocido por coactivadores y otros factores de transcripcin.


Dominio C de unin al DNA (DBD, DNA binding domain).

Es un dominio muy conservado y est formado por dos regiones endedos de zinc.

La regin de DNA a la que se unen se denomina elemento de respuestahormonal y est formado por una o dos secuencias consenso de 6nucletidos.

Comn para casi toda la familia.

Dominio de unin al DNA (DBD): DBD consiste en dos dedos de zinc formados porcuatro residuos de cistenas que coordinan un tomo de zinc. Uno de los dedos dezinc se une al ADN, el otro estabiliza la unin del primer dedo mediante unainteraccin protena-protena.

DOMINIO DE UNIN AL DNA (DBD)

DOMINIO DE UNIN AL DNA (DBD)

Los aminocidos que se unenal ADN son muy especficos yla unin se lleva a cabomediante puentes de H entrelos grupos R de losaminocidos y las bases delADN.


Elemento de respuesta hormonal (HRE): Los HREs tienen una localizacinvariable. Pueden estar situados cerca de la regin del promotor de los genesregulados, o muy lejos de l y, en algunos casos, formando parte del primerintrn.

2 secuencias de 6 nucletidos, ya sean contiguas o separadas por 3 nucletidos(espaciador), en tndem o en estructura palindrmica.


Palndromo es una palabra o frase que se deletrea de manera idntica leyndoladel derecho o del revs.

El complejo hormona-receptor se une al DNA como un dmero y los dedos de zincde cada monmero reconocen las secuencias de seis nucletidos.


Dominio D o regin bisagra.

Variable en longitud y secuencia.

Acta como bisagra entre las regiones DBD y LBD.

Gran flexibilidad permite la rotacin de DBD.


Dominio E o de unin al ligando (LBD, ligan binding domain).

Estructura bien consevada.

Media procesos de dimerizacin y transactivacin.

La transactivacin est mediada por un dominio muy conservadodenominado funcin de activacin 2 (AF-2) localizado en el extremo C-terminal de LBD.


Excepcionalmente hay un dominio F situado en el extremo C-terminal.

DOMINIOS DE LOS RECEPTORES NUCLEARES

Jamshed R. Tata

Nature Reviews Molecular Cell Biology 3, 702-710 (2002)


Bolsillo hidrofbico


Los receptores nucleares controlan la expresin gnica en respuesta acambios ambientales, cambios fisiolgicos y cambios en el desarrollo.

El mecanismo de accin ms comn de los receptores nucleares implicala unin directa del receptor nuclear al elemento de respuesta ahormonas. Este mecanismo es referido como transactivacin y por tantolos receptores nucleares son transactivadores transcripcionales.

Sin embargo, algunos receptores nucleares no slo tienen la capacidadde unirse directamente al ADN, sino tambin a otros factores detranscripcin (AP-1, NF-kB, CREB, etc.). Esta unin suele dar lugar a ladesactivacin del segundo factor de transcripcin en un procesodenominado transrepresin.


Los receptores nucleares unidos al elemento de respuesta a hormonareclutan un significativo nmero de protenas adicionales(correguladores transcripcionales), que estimulan o inhiben latranscripcin de los genes diana.

Las funciones de estos correguladores son variadas e incluyenmecanismos que implican la remodelacin de la cromatina (permitiendouna mayor o menor accesibilidad de la maquinaria transcripcional a losuna mayor o menor accesibilidad de la maquinaria transcripcional a losgenes diana) o la estabilizacin de la unin de otras protenascorreguladoras.


Coactivadores. La unin de ligandos agonistas a los receptores nuclearesinduce un cambio conformacional del receptor que implica unincremento de la afinidad de unin por protenas coactivadoras. Estasprotenas suelen poseer actividad histona acetiltransferasa (HAT), quedebilita la asociacin de las histonas al ADN, y de este modo, facilita latranscripcin de los genes diana.

Correpresores. Por el contrario, la unin de ligandos antagonistas a los Correpresores. Por el contrario, la unin de ligandos antagonistas a losreceptores nucleares induce un cambio conformacional del receptor queimplica un incremento de la afinidad de unin por protenascorrepresoras. Estas protenas reclutan enzimas con actividad histonadeacetilasa (HDAC), que incrementa la afinidad de las histonas por elADN, y de este modo, reprime la transcripcin de los genes diana.


La actividad de los receptores nucleares se puede controlar por:

1. Unin del ligando.

2. Modificacin covalente (generalmente fosforilacin) (sealizacin de la insulina y sealizacin que involucra a PKA y PKC).

3. Interacciones protena-protena (contactos con otros factores de3. Interacciones protena-protena (contactos con otros factores detranscripcin).


Mecanismos de Accin No Genmicos. Los efectos directos clsicos delos receptores nucleares en la regulacin gnica pueden tardar horasantes de que puedan hacerse visibles en las clulas, lo cual se debe alelevado nmero de pasos intermedios entre la activacin del receptornuclear y las variaciones en los niveles de expresin de las protenasimplicadas. No obstante, se ha observado que algunos efectoshormonales como el del estrgeno se producen en minutos tras suaplicacin, lo cual no concuerda con el mecanismo de accin clsico delos receptores nucleares expuesto anteriormente. Mientras que la dianalos receptores nucleares expuesto anteriormente. Mientras que la dianamolecular de estos efectos no genmicos de los receptores nuclearesan no se ha demostrado categricamente, se ha hipotetizado laexistencia de variantes de receptores nucleares que se encuentranasociados a membrana, en lugar de localizarse en el ncleo o en elcitoplasma. Adems, estos receptores asociados a membrana actan pormedio de mecanismos alternativos de transduccin de seales que noimplican fenmenos de regulacin gnica.

FUNCIONES DE LOS RECEPTORES NUCLEARES

Funcin Antiinflamatoria de los Receptores de GlucocorticoidesInhiben la expresin de ciclooxigenasa 2 (COX-2), y con ello la sntesis deprostaglandinas, prostaciclinas y tromboxanos e inhiben expresin de NF-B.

Receptores Activadores de la Proliferacion dePeroxisomas (PPARs)

Miembros de la superfamilia de receptoresnucleares.

La unin de PPAR con el ligando induce laheterodmerizacin con RXR (receptor del cido


heterodmerizacin con RXR (receptor del cidoretinoico).

PPAR se une luego a elementos especficos en laregin promotora de genes blanco denominadosPPRE (elementos de respuesta a la proliferacinde peroxisomas).

Efectos sobre la proliferacin celular y laapoptosis. Involucrados en diferentespatologas, tales y como ateroesclerosis,diabetes, enfermedad de Alzheimer y cncer.

Receptores Activadores de la Proliferacion de Peroxisomas (PPARs)

Existen 3 isoformas: PPAR (hgado), PPAR (msculo) y PPAR: PPAR1 (ubicuo),PPAR 2 ( tejido adiposo), PPAR3 ( macrfagos).

Ligandos: cidos grasos (todos los PPAR). Los PPAR tienen mayor afinidad por cidosinsaturados de cadena larga (linoleico y araquidnico).


Receptores Estrognicos

Se conocen 2 tipos de receptoresestrognicos: ER y Er....Er:::: clonado de clulas MCF-7 (cncer demama). Es una protena de 66 kDa.

Er: clonado a partir de clulas de prstata


Er: clonado a partir de clulas de prstatade rata. Es una protena de 53 kDa.

Se expresan en una amplia variedad detejidos, incluyendo sistema cardiovascular,riones, pulmones, cerebro y el sistemanervioso central.

Los ERs forman dmeros y heterodmerosen las clulas en que se coeexpresanambos receptores: ER (), ER (),ER ().


Diferencias estructurales de las dosisoformas:

Ligand binding domain (LBD), 59% desimilitud.

DNA-binding domain (DBD), 97% desimilitud.

Distribucin de las dos isoformas del receptorde estrgenos en el organismo.

La unin de estrgeno a ER y ER,muestra efectos diferentes segn eltejido en el que se expresan.

Disfuncin en la sealizacin de receptores nucleares conduce aenfermedades proliferativas, reproductivas, y metablicas tales como elcncer, infertilidad, obesidad y diabetes.

El tamoxifeno, tiazolidindionas, o dexametasona son drogas comnmente

MECANISMOS DE ACCIN DE FRMACOS

El tamoxifeno, tiazolidindionas, o dexametasona son drogas comnmenteusadas que tienen un comportamiento de agonistas o antagonistas dereceptores nucleares, tales y como el receptor de estrgenos, los PPAR y elreceptor de glucocorticoides.


Las tiazolidindionas (pioglitazona yrosiglitazona) son antidiabticos queactan disminuyendo la resistencia a lainsulina en el tejido adiposo, msculoesqueltico e higado. Se unen al receptornuclear PPAR-. Reducen la produccionde glucosa heptica y aumentan lautilizacin periferica de glucosa.

Los fibratos son hipolipemiantesagonistas de PPAR- que actandisminuyendo los niveles de triglicridosy aumentando los niveles de HDL.

Clofibrato

Las diferencias estructurales entre ER yER hace posible el disear ligandosselectivos: moduladores selectivos delreceptor estrognico (SERMs).

Desde el punto de vista farmacolgico, eldominio de unin de ligando, que muestra


dominio de unin de ligando, que muestrauna homologa del 60%, es el que msinteresa, ya que es la zona del receptordonde se fijarn de forma ms o menosselectiva y con mayor o menor afinidad lasdiferentes molculas, ya sean estrgenospuros o moduladores selectivos.


Antagonista competitivo de ER sobretejido mamario.

Tamoxifeno. El complejo ER/tamoxifeno seune al ADN y recluta un complejo deprotenas co-represoras (NCoR y SMRT) quebloquea la transcripcin de genes que sonactivados por estrgenos. Usado en eltratamiento del cncer de mama.

Agonista de estrgenos sobre los huesosy sobre el metabolismo de los lpidos.Antagonista sobre el tejido mamario ytero.

El raloxifeno es un SERM usado en laprevencin de la osteoporosis en mujerespostmenopasica .


Fitoestrgenos. Algunos flavonoides ybenzopiranos han sido extensamenteestudiados como moduladores selectivos delreceptor estrognico.

El cumestrol, presente en el trbol y la alfalfa,El cumestrol, presente en el trbol y la alfalfa,tiene unas propiedades parecidas a las delestradiol.

La genistena se asemeja al raloxifeno. Varioshomlogos de la genistena se encuentran enfase de investigacin.

Agonistas receptores andrgenos (esteroides anablicos) atletas.

Antagonista receptores progesterona (RU 486) abortivo.


El desafo para la industriafarmacolgica, es generar drogasdirigidas a una o slo algunas de lasfunciones de un receptor nuclear paraconseguir el efecto farmacolgicodeseado.


Las diferencias estructurales entrereceptores nucleares de una mismafamilia hace posible el disear ligandosselectivos: moduladores selectivos dereceptores.

La existencia de receptores hurfanoscon aparentes actividadesfisiopatolgicas son un foco de atencinpara el desarrollo de nuevos frmacos.

Muchas dianas moleculares de frmacos son

receptores nucleares (~150).

seÃ±alizaciÃ³n-receptores nucleares

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