SF-1 e a determinação do sexo – e não só Biologia do Desenvolvimento Docente: Paulo de Oliveira Discentes: Joana Monteiro nº26185 Nicole Vieira nº26556

Determinação do sexo gonadal Gónada Indiferenciada 46, XY (presença de Y) Testículos Testosterona & Hormona Anti - Mulleriana 46, XX (ausência de Y) Ovários Ausência de Testosterona & Ausência de Hormona Anti - Mulleriana

SF-1 (Factor esteroidogénico 1) Factor de transcrição, codificado pelo gene Nr5A1; Membro orfão da superfamília de receptores hormonais nucleares; os receptores nucleares são uma classe de proteínas encontradas no interior das células

Domínios de ligação do SF-1 O sinal de localização nuclear está ligada a jusante do domínio de ligação ao DNA (DBD), na região 89-101; DBD clássico, caracterizado por duas estruturas em dedos de zinco na região N-terminal, que intermedeiam a sua ligação ao DNA; Região “hinge”: domínio fléxivel, que conecta o DBD ao LDB, influenciando o tráfico intracelular e a distribuição subcelular; LDB(domínio ligante de ligação) conservado na sequência e na estrutura, contribui para a interface de dimerização do receptor e liga-se a co-activadores e proteínas co-repressoras

A-box e P-box

5’-YCAAGGYC-3’ 5’-RRAGGTCA-3’ Acetilação: ●Lys34 ●Lys38 ●Lys72 Sequências de DNA onde se liga o SF-1 Acetilação: ●Lys34 ●Lys38 ●Lys72 Fosforilação: ●Ser203 Modificação e activação pós-tradução Entre acetilaçao e fosforilaçao e/ou

Expressão de SF-1 nos tecidos embrionários Dia 9 Crista urogenital: origem da supra-renal, gónadas e mesonefro. Grupo de células adjacentes à aorta dorsal: precursores adrenocorticais Grupo adjacente ao epitélio celómico: precursores gonadais. Gónadas bipotenciais(antes da actuação de Sry). Dia 10 – 10,5 Primórdio adrenogenital. Dia 12,5 Cordões testiculares. Células de Leydig. Dia 12,5 – 13,5 Córtex supra-renal.

Células do córtex da supra-renal Pituitária Baço Locais de expressão Células do córtex da supra-renal Pituitária Baço Núcleo ventro-medial hipotalâmico Células da teca e granulosa do ovário Células de Leydig e Sertoli

Papel do SF-1 na determinação sexual Co-activação pelo Sry, e subsequente activação do SOX 9, AMH e INSL3; Promoção da regressão dos ductos mullerianos; Cooperação com WT1 (factor supressor de tumor) e GATA4 ( factor de transcrição associado a defeitos no septo cardíaco e reprodutores).

Cascata de determinação sexual Genitália interna feminina Ovário DAX-1 WNT4a Folículo (E2) C. foliculares C. tecais D. Paramesonéfrico (Müller) Crista Gonadal SF-1 Gónada bipotencial WT1 Seio Urogenital SRY C. Sertoli AMH SF-1 SRY SOX-9 C. Leydig T4 DHT Pênis próstata Testículo D. Mesonéfrico (Wolff) Genitália interna masculina) Dias pós-coito: 10,5 11,5 12,5 Adulto

Determinação do sexo gonadal Gónada Indiferenciada 46, XY (presença de Y) Testículos Testosterona & Hormona Anti - Mulleriana 46, XX (ausência de Y) Ovários Ausência de Testosterona & Ausência de Hormona Anti - Mulleriana

Diferenciação da Genitália Interna Masculina SF-1 Testosterona: Desenvolvimento dos Ductos de Wolff (mesonéfricos) G. I. Masculina: epidídimo canal deferente vesícula seminal Inibição dos Ductos de Müller (paramesonéfricos) Hormona Anti-Mulleriana:

Diferenciação da Genitália Interna Feminina SF-1 Não desenvolvimento dos Ductos de Wolff (mesonéfricos) Ausência de Testosterona: Não inibição dos Ductos de Müller (paramesonéfricos) G. I. Feminina: trompas útero cérvix 1/3 superior da vagina Ausência de AMH:

Regulação através do SF-1 Supra-renal e esteroidogénse ●ACTH ●Receptores HDC SR-B1 ●Star ●Cyp 11A ●Cyp 11A1 ●Cyp 11B ●Cyp 21B ●Cyp 21A2 ●3B-hidroxiesteróide desidrogenase ●Aromatase Diferenciação Sexual ●NROB1 (DAX1/AHCH) ●AMH ●Receptor do AMH ●Productos do factor 3 tipo Insulina Reprodução ●Receptor de GnRH ●Hormona glicoproteíca, sub-unidade alfa ●LH, sub-unidade B ●Oxitocina ●Inibina, sub-unidade alfa SF-1 Star-proteina reguladora aguda da esteroidogenese

DAX1 SF-1 e DAX1 expressos exactamente nos mesmo tecidos interacção na função dos dois factores. A função de DAX1 não se limita à regulação de genes dependentes de SF-1. Existem células que expressam DAX1 mas não SF-1, em diferentes órgãos.

DAX 1 SF-1 Activação da transcrição DAX1 Dax 1 actua como regulador negativo da activação da transcrição induzida por SF1, através de um potente dominio de repressao transcripcional presente na regiao carboxi-terminal.

DAX 1 Reprime a transcrição por: Interacção directa Ligação às regiões promotoras dos genes regulados por SF-1

SF-1 DAX1 Desenvolvimento de tecidos esteroidogénicos e/ou componentes do eixo hipotalâmico/hipofisário/adrenal-gonadal O produto de sf1 liga-se eficientemente aos elementos do DNA da regiao promotora de DAX1 sugerindo que sf1regula directamente a expressao de dax1 e assim, esteja acima de dax1 na cascata reguladora que direcciona o desenvolvimento de tecidos esteredoigénicos e/ou componentes do eixo hipotalâmico/hipofisário/adrenal-gonadal

SF-1 “in vivo” Animais sem SF-1 morrem com insuficiência adrenal logo após o nascimento, regredindo de masculino para feminino. Gónadas e glândulas supra-renais sem SF-1, presentes em estádios iniciais do desenvolvimento, regridem posteriormente. Na placenta produz grande quantidade de progesterona e converte androgénios adrenais a estradiol.

Alterações no factor SF-1 em humanos provocam: Insuficiência da supra-renal e gónadas Insuficiência primária da supra-renal 46, XX Insuficiência da supra-renal de origem desconhecida Distúrbios do desenvolvimento sexual 46, XY (DSD 46, XY) DSD Severa 46, XY Hipospádia Anórquia bilateral Factor de infertilidade masculina Insuficiência ovárica Tumor da supra-renal Endometriose

Insuficiência da supra-renal e gónadas Originada pela mutação p.G35E (de novo) na P-Box Mudança p.G35E afecta uma região fundamental para o funcionamento do SF-1, alterando a sua transactivação em múltiplos alvos e em diferentes fases do desenvolvimento; Uma mutação p.R92Q do Nr5A1 está associada a mudanças na A-box do SF-1 e interfere com a estabilidade monomérica da ligação do DNA.

Insuficiência primária da supra-renal 46, XX Causada por mutação de novo no gene NR5A1 Transversão G → T Susbtituição (p.R255L) na parte proximal do LBD Inactivação do SF-1 Alteração no SF-1: -Não interrompe o desenvolvimento dos ovários; - Insuficiência primária na supra- renal.

Insuficiência da supra-renal de origem desconhecida SF-1 interage com diversos co-factores e co-reguladores em vários tecidos em desenvolvimento Fenótipos que afectam predominantemente a glândula supra-renal e as gónadas. Originando O produto de sf1 liga-se( activa) eficientemente aos elementos do # DNA da regiao promotora de DAX1 sugerindo que o sf1 regula # directamente a expressao de dax1 e assim, existindo uma mutação no # SF-1, o mesmo não se ira ligar correctamente ao DAX-1 e a sua # actividade fica, assim, alterada. Não há sf-1, não há dax1, deixa de haver activação Mutações no NR5A1 Mudança no receptor nuclear DAX1/RROB1 Hipoplasia Adrenal Primária & Disfunção Testicular

Distúrbios do desenvolvimento sexual 46, XY (DSD 46, XY) Mutações no gene NR5A1, do tipo: Frameshift Missense Nonsense Fenótipos Genitália ambígua; Pequenos testículos inguinais; Estruturas de Wolff intactas ou rudimentares; Estruturas de Müller ausentes ou rudimentares; Disgenésia gonadal primária diminui a síntese de androgénios; Funcionamento da supra-renal intacto; Disgenésia gonadal primária; Tipo de transmissao hereditária: herança ligada ao cromossoma x; autossómica dominante; autossomica recessiva

Mutação p.G146A, disruptiva em heterozigoticos DSD Severa 46, XY Mutação p.G146A, disruptiva em heterozigoticos Disgénese gonadal grave (amenorreia primária, baixos níveis de testosterona e clitoromegália). Ambas as mutações vão originar: Mutação no codão de iniciação Iniciação da tradução do mRNA Como existe regressao do sexo, geneticamente continua masculino, mas fenotipicamente apresenta traços femininos (amenorreia primária, baixos níveis de testosterona e clitoromegália)

Anorquia bilateral Hipospádia Mutação pL437Q no domínio de ligação do NR5A1 Anorquia bilateral Mutação no NR5A1→Alteração no SF-1→ AMH indetectável

Infertilidade masculina Alterações na região “hinge” do SF-1 Fenótipo: Azoospermia; Oligozoospermia severa; Baixo nível de gonadotrofina; Testosterona elevada e Digenésia testicular. Factores epigenéticos ou ambientais

Insuficiência ovárica Mutação no SF-1 ↑LH; ↑FSH; ↓Estradiol Fenótipo: reduzido número de células germinativas; anomalias na foliculogénese; integridade do estroma prejudicada e defeitos na esteroidogénese.

Quando o SF-1 está a mais… ●Aumento da estabilização da proteína ou redução da degradação; ●Diminuição da SUMoilação → aumento da transcrição dos genes-alvo do SF-1; ●Mudanças específicas na estrutura do SF-1 que resultam num aumento da actividade basal ou da afinidade pelos ligandos. ●Duplicação do locus que contém o NR5A1, resultando num aumento do número de cópias; ●Regulação positiva da transcrição do gene NR5A1 ocorre devido ao aumento da actividade do promotor/enhancer ou devido à metilação reduzida do promotor. Hiperactividade SUMo -> small ubiquitin-like modifier -> modificação semelhante à ubiquitinação, mas sem levar à degradação no proteassoma, antes modificando o comportamento das proteínas que são modificadas. Sobreexpressão

Tumor da supra-renal Duplicações somáticas no 9q33 (localização do NR5A1) ↑expressão do NR5A1, este fenómeno juntamente com alterações na actividade do p53, pode conduzir a : ↑ Proliferação ↓ Apoptose em células adrenocorticais 9q33 localização nr5a1

Endometriose Aumento da actividade ou expressão do SF-1 Aumento da aromatase e do STAR (proteína de regulação aguda da esteroidogénese) Diminuição da síntese local de estrogénio

Bibliografia: Ferraz-de-Souza, B;Lin, L;Achermann, J. Steroidogenic factor-1 (SF-1, NR5A1) and human disease. Developmental Endocrinology Research Group, Clinical & Molecular Genetics Unit, UCL Institute of Child Health, University College London, 2010. Philibert, P; Leprieur, E; Zenaty D; Thibaud, E; Polak, M; Frances, A; Lespinasse, J; Raingeard, I; Servant, N; Audran, F; Paris, F; Sultan, C. Steroidogenic factor-1 (SF-1) gene mutation as a frequent cause of primary amenorrhea in 46,XY female adolescents with low testosterone Concentration. Domenice,S; Costa, E; Corrêa, R; Mendonça, B. Aspectos Moleculares da Determinação e Diferenciação Sexual.

Fim