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Universidade Federal do CearáPrograma de Pós-graduação em Zootecnia
Tópicos Avançados de Fisiologia da Reprodução e Lactação
Erika Bezerra de Menezes
Arlindo de A. A. Moura
RECEPTOR DE ANDRÓGENOS
INTRODUÇÃO
Testoterona (T4)
Diidrotestosterona(DHT)
Receptor de andrógenos (AR)
Modular as funções fisiológicas
Desenvolvimentodos órgãos reprodutivos
Manutenção sexual do macho
Espermatogênese
INTRODUÇÃO
Receptores Andrógenos
Receptores nucleares
Fatores de transcrição
Expressão de genes
Ativação de genesresponsivos
Complexo Receptor-andrógeno
REVISÃO DE LITERATURA
Estrutura do receptor de andrógenos
Bases moleculares da ação dos andrógenos
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDRÓGENOS
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
Receptor de Andrógenos
NR3C4 (Sub-família de receptores nuclear 3, grupo
C, membro 4)
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
Proteína monomérica modular - Fosfoproteína
919 aminoácidos
100-110 KDa
Codificado gene de 901 kb localizado na
região Xq 11-12 do cromossomo X
8 Exóns – separados por introns (0,7-26 kb)
Região codificantes (cDNA) ~ 2757 pb
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
04 domínios funcionais
Região N-terminal codificada pelo exon A
Ativação da regulação transcricional
Mais ativo co-regulador da superfície de
interação
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
Região N-terminal
555 aa (Prolina, Glutamina e Glicina)
Corresponde a metade da proteína do AR
Humanos
Repetições de glutaminas (11-31 resíduos) e
glicinas (16-27 resíduos)
Expansão dos resíduos - 40-65 resíduos
Doença de Kennedy - Atrofia muscular
espinhal e bulbar
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
04 domínios funcionais
Ligação ao DNA - Região central
Rica em cisteína
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
Ligação ao DNA - Região central
70 aa
Seqüência de aminoácidos
56 – 79% similar entre os diferentes receptores
de esteróides
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
04 domínios funcionais
Hinge
Dobradiça
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
04 domínios funcionais
Hinge
Contém um sinal de localização nuclear
necessário para a translocação do complexo
andrógeno/receptor do citoplasma para o seu
sítio de ação nuclear
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
04 domínios funcionais
C-terminal - Ligação ao andrógeno
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
C-terminal
Codificada pelos exons D, E, F, G, H
290 aa
Representa 30% da proteína do AR
Porção 5’ do exon D
Responsável por codificar a região da
dobradiça
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
C-terminal
Ativação da transcrição
Dimerização do receptor
Interagir com proteínas inibitórias
HSP
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
A B C D E F G H
Regulação da transcrição
Ligação ao DNA
Ligação ao hormônio
Cromossomo X
Intron
Exon
Aa
NH2
5’ 3’
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
N-terminal C-terminal
ESTRUTURA DO RECEPTOR DE ANDROGENOS
Duas isoformas
AR-A (87KDa)
AR-B (110 KDa)
BASES MOLECULARES DA AÇÃODO RECEPTOR DE ANDRÓGENOS
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDROGENOS Efeito sobre o desenvolvimento
Andrógenos Células Difusão
Testosterona
Ativação dos receptores nos Ductos de Wolff
Características sexuais primárias
Diidrotestosterona
Seio urogenital
Folículos capilares
Características sexuais secundárias
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Mecanismo de Ação
Gênica Não- Gênica
Mecanismos de ação – Gênica (Direta)
Função primária - Regula a expressão de genes
Fator transcriptacional de ligação ao DNA
Passos
Ligação
Receptor Andrógeno
Mudanças conformação do receptor
N-terminal
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Transformação no receptor
Tamanho do receptor
Sua afinidade pelo DNA
Mecanismo – não é conhecido
1ª compactação (Maior)
2ª Compactação
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Dissociação de um complexo multi-protéico
Proteínas “Heat-shock”
Outras proteínas do citoesqueleto
Transportar do citosol até o núcleo
Proteínas “Heat-shock” Hsp90 e Hsp70
Manutenção dos receptores no plasma
Prevenção e estabilidade de sua forma nativa
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Dois Dedos de zinco “zinc-fingers” que se
ligam ao DNA, codificada pelos exons B e C
1º Dedo de zinco – media o reconhecimento
do DNA entre interações, com especificas
pares de base, facilitando a ligação entre
receptor e o principal encaixe com o DNA
2º Dedo de zinco – Estabiliza o complexo
receptor/DNA e media a dimerização no
receptor de andrógenos.
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Ligação ao DNA
1º Dedo de zinco
Tem a informação primária para reconhecer
áreas específicas – DNA (AREs)
Mediar o reconhecimento do DNA entre
interações, com especificas pares de base,
facilitando a ligação entre receptor e o
principal encaixe com o DNA
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Ligação ao DNA
Especificidade – Base do dedo de zinco
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
SerinaGlicina
Valina
Ligação ao DNA
2º Dedo de zinco
Estabiliza a ligação do complexo receptor/DNA e
media a dimerização no receptor de andrógenos.
Especificidade – região terminal do dedo de zinco
Aminoácidos que reconhece a região central da
sequência AREs
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Representação de uma proteína (azul) contendo três dedos de zinco em ligação ao DNA (laranja). Os íons de zinco (verde) estão coordenados com resíduos de aminoácidos na proteína.
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
A ligação ocorre em seqüência especifica do DNA
Elemento responsável pela resposta
androgênica do DNA (Androgen Responsive
Elements – ARE)
Localizada em regiões regulatórias dos genes
Recrutamento de co-fatores que regula a
expressão de genes regulados por
andrógenos
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
AREs Seqüência Referências
Alta afinidade, Não especifica
GRE177 GTTACA AAC TGTTCT Beato et al. 1989
C3(1) ARE AGTACT TGA TGTTCT Claessens et al. 1989
GRE2 TAT TGTACA GGA TGTTCT Beato et al. 1989
PSA ARE1 AGCACT TGC TGTTCT Reigman et al. 1991
SLP-HRE-3 GAAACA GCC TGTTCT Loreni et al. 1988
Alta afinidade, Especifica-RA
PB-ARE-2 GGTTCG TGG AGTACT Rennie et al. 1993
SLP-HRE-2 TGGTCA GCC AGTTCT Loreni et al. 1988
SC ARE 1, 2 GGCTCT TTC AGTTCT Verrijdt et al. 1999
Baixa afinidade, Não especifica
PB-ARE-1 ATAGCA TCT TGTTCT Rennie et al. 1993
MVDP pARE TGAAGT TCC TGTTCT Darne et al. 1997
GPX5 ATCCTA TGT TGTTCT Lareyre et al. 1997
CRP2 AGAAGA AAA TGTACA Devos et al. 1997
Baixa afinidade, Especifica-RA
SC ARE AGCAGG CTG TGTCCC Haelans et al. 1999
RA ARE (homodímero)
Cada monômero reconhece metade da região
palindrômica do ARE
Estrutura palindrômica
5’-AGAACA-3’ separadas por 3-bp (5’-
GAACANNNTGTTCT-3’)
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Núcleo – RA - H
Interagir com outras proteínas no núcleo
ou trasncriptação de genes
Elevação aumento da síntese de mRNA
Síntese de proteínas especificas
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Atividade de transcrição
Co-reguladores dos receptores de andrógenos
Influência sobre a seletividade
Capacidade do DNA em se ligar ao receptor
Co-reguladores
Regular diretamente a atividade
transcriptacional por meio de interações físicas
Fatores transcriptacionais gerais
RNA polimerase II
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Co-reguladores
Modifica as histonas covalentemente;
Remodelagem da cromatina
Alto gasto de energia (ATP)
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Mecanismos de ação
Receptores de andrógenos - Citoplasma
Interagir com andrógenos pode causar uma
rápida mudança na função da célula
Transporte de íons
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Mecanismos de ação
Facilitada pelo recrutamento de outras proteínas
ligadas ao DNA
Fator de resposta do soro ativar vários genes
crescimento muscular
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Não-gênica (Indireta)
Características
Estímulo rápido
Mediada pela membrana plasmática
Perda de etapas necessárias para a resposta
gênica
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Não-gênica (Indireta)
Características
Estímulo rápido
Os efeitos tem ocorrer rapidamente
(Segundos/minutos)
Não suficiente longo para que ocorra permitir
a transcrição/traduação dos genes
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Não-gênica (Indireta)
Características
Mediada pela membrana plasmática
A resposta pode envolver receptores
internalizados ou associados a proteínas
Induzida quando o andrógeno é conjugado a
grandes moléculas
T4 conjugada a albumina
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Não-gênica (Indireta)
Características
Perda da maquinaria necessária para uma
resposta gênica
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Mecanismos de ação – Não-gênica (Indireta)
Mecanismos regulatórios de cálcio intracelular
[Ca2+]i
Ocorre de segundos a minutos
[Ca2+] IP3
Via canais de cálcio
Reservas intracelulares
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Propagação
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
[Ca2+]
Estimular a ativação de receptores de andrógenos
desde que os níveis de cálcio estimule
a ligação do andrógeno ao receptor
ERK ou ScrFosforilação
AR
Atividade transcriptacional
do AR
Proteína G
Fosfolipase C
Mecanismos regulatórios de cálcio intracelular
[Ca2+]i
Expressão gênica
Função na fisiologia celular
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
1
Mudanças na fluidez da membrana plasmática
Receptores
Canais iônicos
Reações de 2º mensageiros
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Andrógenos
Membranas
CargasATP
ATP
ATP
Penetrar o complexo lipídico/proteíco
Hidrolize de ATP
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
2
Ativação das reações de secundário mensageiros
AR – demonstra ativar reações de 2º mensageiro
independente de sua clássica atividade
transcriptacional
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Interage
Ativa
Parede interna da membrana
celular
Tirosina Quinase c-SRc
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
Atividade da tirosina quinase c-Scr
Inibida – interage com os domínios Scr-2 e Scr-3
Estimulada – interage com outras proteínas
BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS
3
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A elucidação da ação dos andrógenos
mediada pelos receptores permite uma melhor
compreensão dos processos fisiológicos,
particularmente no período da maturação e
desenvolvimento sexual, quanto para a fertilidade
masculina. Além de auxiliar no esclarecimento de
defeitos associados a diferenciação sexual e/ou
infertilidade.