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Rappels : signalisation par les récepteurs nucléaires Communication et signalisation cellulaire en nutrition P. Gueirard 2021-2022 Les molécules de signalisation extracellulaire se lient à des récepteurs spécifiques Récepteurs membranaires  molécules de signalisation grandes et hydrophiles Récepteu...

Rappels : signalisation par les récepteurs nucléaires Communication et signalisation cellulaire en nutrition P. Gueirard 2021-2022 Les molécules de signalisation extracellulaire se lient à des récepteurs spécifiques Récepteurs membranaires  molécules de signalisation grandes et hydrophiles Récepteurs intracellulaires  molécules de signalisation petites et hydrophobes Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les récepteurs nucléaires Généralités Les ligands des NR Mécanisme d’action Les éléments de réponse des NR Classes et structures des NR Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Généralités Récepteurs Nucléaires ou NR Récepteurs protéiques Facteurs de transcription inductibles Activation par un signal extracellulaire – Ligand hydrophobe  liposoluble Le récepteur contrôle lui-même l’expression de gènes cibles après avoir reconnu et fixé son ligand Superfamille des NR: – Plus de 900 membres dans l’ensemble des espèces animales – 48 NR identifiés chez l’homme Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les ligands des NR Petite taille, hydrophobes, lipophiles Peuvent être connus ou inconnus – Ligand inconnu  récepteurs « orphelins » Ligands connus: – – – – – – – Les hormones stéroïdiennes Les hormones thyroïdiennes Les prostaglandines L’acide rétinoïque La vitamine D Certains acides gras Des xénobiotiques Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les 48 NR identifiés chez l’homme 3 classes « fonctionnelles »: – Récepteurs endocriniens ayant un ligand de forte affinité – NR orphelins « adoptés » possédant un ligand de faible affinité – NR orphelins pour lesquels aucun ligand naturel n’a encore été identifié Mécanisme d’action Les récepteurs se fixent sur des régions spécifiques de l’ADN appelées éléments de réponse, situées en amont des promoteurs des gènes cibles. Liaison sous forme d’homodimères ou d’hétérodimères. Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Mécanisme d’action Les récepteurs se fixent sur des régions spécifiques de l’ADN appelées éléments de réponse, situées en amont des promoteurs des gènes cibles. Liaison sous forme d’homodimères ou d’hétérodimères. Dans son état inactif, le récepteur est lié à des protéines inhibitrices. La liaison du ligand provoque la dissociation du complexe inhibiteur et la liaison du récepteur à des protéines coactivatrices. Les protéines coactivatrices induisent la transcription génique. Les récepteurs nucléaires activent directement la transcription après liaison de leur ligand promoteur HRE Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les éléments de réponse des NR Eléments de réponse ou HRE: Hormone Responsive Element Localisation: en amont des promoteurs des gènes cibles Courtes séquences nucléotidiques: – Eléments bipartites  2 séquences hexamériques (=2 demi-sites), répétées directement ou sous forme inversée (palindrome), et séparées par une séquence variable OU – Forme monomérique Liaison des NR aux HRE sous forme d’homodimère ou d’hétérodimère Palindrôme Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Palindrôme inversé Répétition directe Les éléments de réponse des NR L’identité des HRE est déterminée par: - - la séquence des demi-sites le nombre de nucléotides entre les demi-sites l’ orientation relative des motifs Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les différentes classes de NR 4 classes principales Classement en fonction de structure et séquences d’ADN reconnues Récepteurs aux hormones stéroïdes Ces récepteurs se lient généralement sous formes d ’homodimères à de courtes séquences d ’ADN inversées (palindrômes) séparées par 3 nucléotides. récepteur des estrogènes (RE), de la progestérone (RP), des glucocorticoides (RG), des minéralocorticoides (RM), des androgènes (RA). Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les différentes classes de NR Récepteurs aux hormones non stéroïdes Les récepteurs se lient à l’ADN sous forme d’hétérodimères, avec le récepteur de l’acide 9-cis-rétinoïque X ou RXR. Séquence d’ADN reconnue par ces récepteurs: répétition directe de la séquence A/GGTCA séparée par un nombre variable (jusqu ’à 5) de nucléotides n. n détermine la spécificité de reconnaissance de ces différents récepteurs Récepteurs aux hormones thyroidiennes (TR), aux acides trans-rétinoïques (RAR), à la vitamine D (RVD), aux oxystérols, aux acides biliaires (FXR), aux xénobiotiques (PXR, CAR), acides gras…. Les différentes classes de NR Récepteurs dimériques « orphelins » Les récepteurs se lient sous forme d ’homodimères à des séquences d ’ADN directement répétées ou en palindrôme inversé Le récepteur RXR lui-même, certains récepteurs orphelins (COUP, HNF, …) Récepteurs monomériques « orphelins » Certains récepteurs orphelins, tel que le récepteur NGFI-B, peuvent se lier sous forme de monomères à des séquences simples (TCAAGGTCA). Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie La structure des NR 5 domaines fonctionnels AF-1 AF-2 Les récepteurs nucléaires présentent la même structure générale, comprenant différents domaines fonctionnels notés de A à F Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie La structure des NR 5 domaines fonctionnels Lig. indep. AF-1 AF-2 transactivation Domaine A/B Séquence AF-1 (activation function 1) Site d'activation indépendante du ligand  faible activité constitutive même en absence du ligand. AF-1 intervient dans la stabilisation des co-régulateurs transcriptionnels (co-activateurs et co-répresseurs) interagissant avec le récepteur nucléaire (activation de la transcription). La région N-term (domaine A / B) est de longueur variable, non conservée, spécifique du récepteur  région immunogène pour anticorps spécifiques 5 domaines fonctionnels AF-1 AF-2 Domaine C  domaine très conservé Domaine de liaison à l’ADN DBD (DNA binding domain) Présence de 2 doigts de zinc (4 cystéines pour 1 atome de zinc) qui entrent en contact direct avec l'ADN Motif retrouvé dans d’autres facteurs de transcription Ex. du récepteur des glucocorticoïdes 5 domaines fonctionnels AF-1 AF-2 Domaine C  domaine très conservé Domaine de liaison à l’ADN DBD (DNA binding domain) 1er doigt de zinc: responsable de la liaison à l’ADN 2ème doigt de zinc: rôle dans « l’écartement » des récepteurs dimérisés pour correspondre à celui des demi-sites du HRE Ex. du récepteur des glucocorticoïdes A l'intérieur du DBD : Boite P (boite proximale) portée par le premier doigt de zinc. Impliquée dans la reconnaissance du demi-site du HRE. Si mutation  interchange spécificité de reconnaissance entre récepteur  Boite D (boite distale) portée par le second doigt de zinc. Définit écartement entre 2 demi-sites du HRE. Définit caractère homodimérique ou hétérodimérique du récepteur.  Séquence d’exportation nucléaire (NES) Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie La structure des NR 5 domaines fonctionnels AF-1 AF-2 Domaine D Domaine charnière  charnière entre DBD et LBD Interaction avec HSP Blocage récepteur en absence du ligand Domaine variable en séquence primaire et en longueur - Permet repliement du récepteur après fixation du ligand et dimérisation - Permet fixation protéines HSP en absence de ligand Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie La structure des NR 5 domaines fonctionnels Lig. dep. AF-1 AF-2 Domaine E Liaison du ligand LBD (ligand binding domain) 11 à 13 hélices α  poche hydrophobe dans laquelle le ligand lipophile vient se fixer Domaine multi-fonctionnel Dimérisation Séquence AF-2 (activation function 2) Interaction avec HSP Activation transcription en présence ligand Blocage récepteur en absence du ligand 5 domaines fonctionnels Lig. dep. AF-1 AF-2 Domaine F Rôle mal connu Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie DHT: dihydrotestostérone Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie