RECEPTOR DE ANDRÓGENOS Erika Bezerra de Menezes Universidade Federal do Ceará Programa de Pós-graduação em Zootecnia Tópicos Avançados de Fisiologia da Reprodução e Lactação RECEPTOR DE ANDRÓGENOS Erika Bezerra de Menezes Arlindo de A. A. Moura

Receptor de andrógenos dos órgãos reprodutivos INTRODUÇÃO Testoterona (T4) Diidrotestosterona (DHT) Receptor de andrógenos (AR) ( Modular as funções fisiológicas Desenvolvimento dos órgãos reprodutivos Manutenção sexual do macho Espermatogênese

Fatores de transcrição INTRODUÇÃO Receptores Andrógenos Ativação de genes responsivos Receptores nucleares Fatores de transcrição Expressão de genes 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 Um agonist regular mais potente para ativação de receptor de androgen

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 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 AÇÃO DO RECEPTOR DE ANDRÓGENOS

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDROGENOS Efeito sobre o desenvolvimento Andrógenos Células  Difusão

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS 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 Mecanismo de Ação Gênica Não- Gênica

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS 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 Glicina Serina Valina

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS 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

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 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 SC ARE 1, 2 GGCTCT TTC AGTTCT Verrijdt et al. 1999 Baixa afinidade, Não especifica PB-ARE-1 ATAGCA TCT TGTTCT 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

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS 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 Propagação

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS [Ca2+] Proteína G Fosfolipase C Estimular a ativação de receptores de andrógenos desde que os níveis de cálcio estimule a ligação do andrógeno ao receptor Atividade transcriptacional do AR ERK ou Scr Fosforilação AR

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS Mecanismos regulatórios de cálcio intracelular [Ca2+]i Expressão gênica Função na fisiologia celular

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS 1

BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS Mudanças na fluidez da membrana plasmática Receptores Canais iônicos Reações de 2º mensageiros Andrógenos Membranas Penetrar o complexo lipídico/proteíco Cargas Hidrolize de ATP ATP ATP ATP

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BASES MOLECULARES DA AÇÃO DOS ANDRÓGENOS Ativação das reações de secundário mensageiros AR – demonstra ativar reações de 2º mensageiro independente de sua clássica atividade transcriptacional Interage Tirosina Quinase c-SRc Parede interna da membrana celular Ativa

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.