Τόμος 14 (1996) – Τεύχος 2 – Άρθρο 3 – Επιθεώρηση Κλινικής Φαρμακολογίας και Φαρμακοκινητικής-Ελληνική Έκδοση – Volume 14 (1996) – Issue 2 – Article 3 – Epitheorese Klinikes Farmakologias και Farmakokinetikes-Greek Edition

Η Ε­ξάρ­τη­ση της Λει­τουρ­γι­κό­τη­τας των Υ­πο­δο­χέ­ων Στε­ρο­ει­δών α­πό τις Πρω­τε­ΐ­νες Θερ­μι­κού Σοκ Ο­δη­γεί σε Κα­τα­στο­λή της Ορ­μο­νι­κής Ρύθ­μισης της Γο­νι­δια­κής Έκ­φρα­σης σε Κα­τα­στά­σεις Κυτ­τα­ρι­κού Στρες

Steroid Hormone Receptor Dependence to Heat Shock Proteins for Function Leads to Inactivation of Hormonal Regulation of Gene Expres­sion in Stressed Cells

Α­λέ­ξης,Μ.Ν., Μή­τσιου,Δ.Ι. : Η Ε­ξάρ­τη­ση της Λει­τουρ­γι­κό­τη­τας των Υ­πο­δο­χέ­ων Στε­ρο­ει­δών α­πό τις Πρω­τε­ΐ­νες Θερ­μι­κού Σοκ Ο­δη­γεί σε Κα­τα­στο­λή της Ορ­μο­νι­κής Ρύθ­μισης της Γο­νι­δια­κής Έκ­φρα­σης σε Κα­τα­στά­σεις Κυτ­τα­ρι­κού Στρες , Επιθεώρηση Κλιν. Φαρμακολ. Φαρμακοκινητ. 14 : 98-103 (1996)

Alexis,M.N., Mitsiou,D.J. : Steroid Hormone Receptor Dependence to Heat Shock Proteins for Function Leads to Inactivation of Hormonal Regulation of Gene Expres­sion in Stressed Cells, Epitheorese Klin. Farmakol. Farmakokinet. 14 : 98-103 (1996)

Ελληνικά – Greek

Υ­πο­δο­χείς στε­ρο­ει­δών ορ­μονών, πρω­τε­ΐ­νες θερ­μι­κού σοκ, λει­τουρ­γι­κή ε­ξάρ­τη­ση, κα­τα­στο­λή ορ­μο­νικής ρύθ­μι­σης γο­νι­δια­κής έκ­φρα­σης, κα­τα­στά­σεις κυτ­τα­ρι­κού στρες

Άρθρο

Article

Ε­χου­με δεί­ξει ό­τι ο ε­λεύ­θε­ρος ορ­μό­νης υ­πο­δο­χέ­ας, γλυ­κο­κορ­τι­κο­ει­δών αλ­λη­λε­πι­δρά με έ­να ε­τε­ρο­ο­λι­γομε­ρές α­πο­τε­λού­με­νο α­πό δύ­ο μό­ρια hsp90, έ­να μό­ριο ρο­τα­μά­σης (μί­α α­πό τις πε­πτιδυλ-προ­λυλ cis-trans ι­σο­με­ρά­σες FKBP-52, FKBP-54 ή Cyp-40) και την ό­ξι­νη πρω­τε­ΐ­νη p23, σχη­ματί­ζο­ντας μί­α δο­μή 350-kDa ι­κα­νή να συν­δέ­ει ορ­μό­νη με υ­ψη­λή χη­μι­κή συγ­γέ­νεια (ικα­νή δο­μή). Α­ντι­στρε­πτή χη­μι­κή σύν­δε­ση πρω­τε­ϊ­νών στο εκ­χύ­λι­σμα κυτ­τά­ρων που υ­πε­ρεκ­φρά­ζουν τον υ­πο­δο­χέ­α έ­δει­ξε ό­τι ο υ­πο­δο­χέ­ας ε­πί­σης σχη­μα­τί­ζει δομές 550-750-kDa που πε­ριέ­χουν ε­κτός της hsp90 και hsp70. Οι δο­μές αυ­τές δεν ση­μαί­νονται α­πό 21- με­συ­λο-δε­ξα­με­θα­ζό­νη γε­γο­νός που δη­λώ­νει ό­τι α­πο­τε­λούν εν­διά­μεσα της α­να­σύ­στα­σης του υ­πο­δο­χέ­α που χα­ρα­κτη­ρί­ζο­νται α­πό χα­μη­λή χη­μι­κή συγ­γέ­νεια για την ορ­μό­νη. Α­ντίθε­τα με την hsp70, η hsp90 συν­δέ­ε­ται χα­λα­ρά στις εν­διά­με­σες δο­μές. Πει­ρά­μα­τα α­νο­σο­ε­ντό­πι­σης έ­δει­ξαν ό­τι ο υ­πε­ρεκ­φρα­ζόμε­νος υ­πο­δο­χέ­ας ε­ντο­πί­ζε­ται κυ­ρί­ως στο πυ­ρή­να. Το γε­γο­νός ό­τι έ­να α­ντί­σωμα έ­να­ντι της πε­ριο­χής με­τα­ξύ του τμή­μα­τος σύν­δε­σης ορ­μό­νης και του τμή­μα­τος σύν­δε­σης στο DNA ό­που ε­ντο­πί­ζε­ται το ι­σχυ­ρό σή­μα πυ­ρη­νι­κής ε­ντό­πισης του υ­πο­δο­χέ­α (NLS1) α­να­γνω­ρί­ζει μό­νο τις εν­διά­με­σες δο­μές δη­λώ­νει ό­τι το NLS1 εί­ναι κα­λυμ­μέ­νο μό­νο στην ι­κα­νή δο­μή. Ε­πο­μέ­νως, η α­να­σύ­στα­ση της ι­κα­νής δο­μής φαί­νε­ται να εί­ναι απαραί­τη­τη για την κά­λυ­ψη του NLS1 και τον ε­ντο­πι­σμό του υ­πο­δο­χέ­α στο κυτ­τα­ρό­πλα­σμα σε μορ­φή με υ­ψη­λή χη­μι­κή συγ­γέ­νεια για την ορ­μό­νη. Πι­στεύ­ε­ται ό­τι στο κύτ­τα­ρο ο ε­λεύ­θε­ρος ορ­μό­νης υ­πο­δο­χέ­ας συ­ντη­ρεί την ι­κα­νή δο­μή με συ­νε­χείς κύ­κλους α­πο­σύν­δε­σης α­πό την hsp90 και σύν­δε­σης σε αυ­τή με τη βο­ή­θεια της hsp70 και ό­τι η πρόσ­δε­ση ορ­μό­νης στην ι­κα­νή δο­μή πα­ράγει με­τα­γρα­φι­κά ε­νερ­γό υ­πο­δο­χέ­α ι­κανό να συν­δε­θεί στις ει­δι­κές αλ­ληλου­χί­ες α­πό­κρι­σης στην ορ­μό­νη (hormone responsive elements, HREs) αλ­λά α­νί­κα­νο να αλ­λη­λε­πι­δράσει με την hsp90. Δια­πι­στώ­σα­με ό­τι ο υ­πε­ρεκ­φρα­ζό­με­νος υ­πο­δο­χέ­ας συν­δέ­ε­ται σε GREs in vitro α­που­σί­α ορ­μό­νης. Ε­πι­πλέ­ον, δεί­ξα­με ό­τι η με­τα­γρα­φι­κή ε­νερ­γό­τη­τα του υ­πο­δο­χέ­α πα­ρε­μπο­δί­ζε­ται σε κύτ­τα­ρα ό­που αυ­τός υ­πε­ρεκ­φράζε­ται, γε­γο­νός που πα­ρα­πέ­μπει σε κα­τα­σταλ­τι­κή δρά­ση των εν­διά­με­σων δο­μών. Με βά­ση τα πα­ρα­πά­νω προ­τεί­νε­ται ό­τι μέ­γι­στη ε­πα­γω­γή της έκφρα­σης γονι­δί­ων α­πό τις στε­ρο­ει­δείς ορ­μό­νες μπο­ρεί να ε­πι­τευ­χθεί ό­ταν η πο­σό­τη­τα της hsp70 ξε­περ­νά μί­α τι­μή η ο­ποί­α ε­παρ­κεί για την προ­α­γω­γή κυτ­τα­ρι­κών διερ­γα­σιών που απαι­τούν τη συμ­με­το­χή της hsp70 (α­να­σύ­στα­ση νε­ο­συ­ντι­θέ­με­νων πρω­τε­ϊ­νών, σχη­μα­τι­σμός και α­πο­σχη­μα­τι­σμός ο­λι­γο­με­ρών, με­τα­κί­νη­ση πρω­τε­ϊνών σε κυτ­τα­ρι­κά δια­με­ρί­σμα­τα). Η πα­ρα­πά­νω υ­πό­θε­ση συμ­φω­νεί με προ­η­γού­μενα α­πο­τε­λέ­σμα­τά μας σύμ­φω­να με τα ο­ποί­α θερ­μι­κό σοκ κυτ­τά­ρων HeLa (με­τά το ο­ποί­ο, ως γνω­στόν, η hsp70 συν­δέ­ε­ται σε α­πο­δια­τε­ταγ­μέ­νες πρω­τε­ϊ­νες προ­κειμέ­νου να α­πο­τρέ­ψει τη συσ­σω­μά­τω­σή τους) ο­δη­γεί σε α­πώ­λεια ρύθ­μι­σης της έκφρα­σης γο­νι­δί­ων α­πό τον υ­πο­δο­χέ­α των γλυ­κο­κορ­τι­κο­ει­δών.

We have shown that the unliganded glucocorticoid receptor interacts with an hsp90 heterooligomer, comprising two hsp90, one ro­tamase (any one of the peptidylprolyl cis-trans isomerases FKBP-52, FKBP-54 or Cyp-40) and the acidic protein p23, to form a 350-kDa com­plex competent for high-affinity hormone binding (core complex). By reversibly cross-linking pro­teins in extracts of cells over-expressing the re­ceptor we found, however, that the receptor may also form multicomponent complexes of 550-750-kDa containing, in addition to hsp90, hsp70. The large complexes were shown to lack ability to se­quester dexamethasone-mesylate, suggesting hsp70 engagement with intermediate receptor folding states, non-competent for high-affinity hormone binding. In contrast to hsp70, hsp90 is loosely bound to the receptor in these ‘intermediaries’. An antibody directed against the receptor hinge region between the DNA and steroid-binding domains that harbors its strong constitutive nuclear localization signal (NLS1), was prevented from binding to the receptor in the core complex but not in the ‘intermediaries’, suggesting that NLS1 is not occluded in the latter. Signifi­cantly, immunocytochemical studies localized most of the overexpressed receptor inside the cell nucleus. Presumably, receptor assembly into the core complex is required to mask NLS1 and lo­cate the receptor in the cytoplasm where it  is found in a state competent for high-affinity hor­mone binding.It is thought that in the cell, ligand-free steroid re­ceptors maintain competence by consecutive cy­cles of hsp70-assisted binding to and release from hsp90 and that hormone binding to compe­tent receptors produces transcriptionally active forms binding to the hormone responsive ele­ments (HREs) of target genes, but not to hsp90. We found that the transactivation function of the active form was inhibited, however, in cells over­expressing the receptor, suggesting a trans­repression function for the partially unfolded nu­clear receptor. In addition, the overexpressed re­ceptor was found to constitutively bind to GREs in vitro in the absence of hormone. In this light, it is postulated that full capacity for steroid hormone-induced gene expression can be achieved when the amount of hsp70 exceeds a threshold that depends on the cell’s word load for nascent pro­tein folding, assembly and disassembly of multim­eric proteins, protein translocation across cellular compartments and other hsp70-driven house-keeping processes. Significantly, we have previ­ously demonstrated that heat shock, by abruptly causing hsp70 to bind thermally denatured pro­teins to prevent them from aggregating, tempo­rarily impacts a loss of the glucocorticoid recep­tor-mediated regulation of gene expression in Hela cells.