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Receptor de ecdisona

El receptor de ecdisona es un receptor nuclear que se encuentra en los artrópodos , donde controla el desarrollo y contribuye a otros procesos como la reproducción . El receptor es un heterodímero no covalente de dos proteínas , la proteína EcR y la proteína ultraspiracle (USP). Se une a los ecdisteroides y es activado por ellos . Los receptores de ecdisona de los insectos están actualmente mejor caracterizados que los de otros artrópodos, y los imitadores de los ecdisteroides se utilizan comercialmente como insecticidas selectivos para las orugas .

Función

Durante el desarrollo de los insectos se producen pulsos de 20-hidroxiecdisona , tras lo cual esta hormona se une al receptor de ecdisona , un factor de transcripción activado por ligando que se encuentra en los núcleos de las células de los insectos . [3] Esto, a su vez, conduce a la activación de muchos otros genes , como lo demuestra el hinchamiento de los cromosomas politénicos en más de cien sitios. En última instancia, la cascada de activación causa cambios fisiológicos que dan lugar a la ecdisis (muda). La expresión temporal del receptor de ecdisona dentro de las células madre neuronales media la formación de patrones temporales y la diversidad neuronal. [4] [5]

Estructura

El receptor es un heterodímero no covalente de dos proteínas, la proteína EcR y la proteína ultraspiracle (USP). Estas proteínas receptoras de hormonas nucleares son los ortólogos de insectos de las proteínas farnesoid X receptor (FXR) y retinoid X receptor (RXR) de mamíferos , respectivamente. Basándose en consideraciones de homología de secuencia , [6] algunos investigadores reservan el término USP para el socio EcR de insectos lepidópteros y dípteros , y utilizan RXR en todos los demás casos.

EcR y USP comparten la arquitectura multidominio común a todos los receptores hormonales nucleares, a saber, un dominio de activación transcripcional N-terminal (dominio A/B), un dominio de unión al ADN (dominio C, altamente conservado entre receptores), una región de enlace (región D), un dominio de unión al ligando (dominio E, moderadamente conservado) y, en algunos casos, una extensión C-terminal distinta (dominio F). [7] Los dominios de unión al ADN de EcR y USP reconocen secuencias cortas específicas en el ADN y median la unión del heterodímero a estos elementos de respuesta a la ecdisona (ECRE) en los promotores de genes sensibles a la ecdisona.

El bolsillo de unión del ecdiesteroide se encuentra en el dominio de unión del ligando de la subunidad EcR , pero EcR debe dimerizarse con un USP (o con un RXR) para que se produzca la unión del ligando de alta afinidad . En tales circunstancias, la unión de un ligando agonista desencadena un cambio conformacional en la parte C-terminal del dominio de unión del ligando de EcR que conduce a la activación transcripcional de genes bajo el control de ECRE. [8] También hay un bolsillo de unión del ligando en el dominio correspondiente de USP. Su ligando natural sigue siendo incierto, y los USP parecen estar bloqueados permanentemente en una conformación inactiva . [9]

Se han determinado estructuras cristalinas de rayos X para varios dominios de unión al ADN heterodimérico [10] y dominios de unión a ligandos de receptores de ecdisona.

Aplicaciones comerciales

Los receptores de ecdisona tienen dos campos principales de aplicación:

Referencias

  1. ^ PDB : 1R1K ​; Billas IM, Iwema T, Garnier JM, Mitschler A, Rochel N, Moras D (noviembre de 2003). "Adaptabilidad estructural en el bolsillo de unión al ligando del receptor de la hormona ecdisona". Nature . 426 (6962): 91–6. Bibcode :2003Natur.426...91B. doi :10.1038/nature02112. PMID  14595375. S2CID  4413300.
  2. ^ Clayton GM, Peak-Chew SY, Evans RM, Schwabe JW (febrero de 2001). "La estructura del dominio de unión al ligando del ultraespiráculo revela un receptor nuclear bloqueado en una conformación inactiva". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 98 (4): 1549–54. doi : 10.1073/pnas.041611298 . PMC 29294 . PMID  11171988. 
  3. ^ Riddiford LM, Cherbas P, Truman JW (2000). "Receptores de ecdisona y sus acciones biológicas". Vitam. Horm . Vitaminas y hormonas. 60 : 1–73. doi :10.1016/S0083-6729(00)60016-X. ISBN 978-0-12-709860-9. Número de identificación personal  11037621.
  4. ^ Syed MH, Mark B, Doe CQ (abril de 2017). "La inducción de la expresión génica temporal por hormonas esteroides en neuroblastos cerebrales de Drosophila genera diversidad neuronal y glial". eLife . 6 : e26287. doi : 10.7554/eLife.26287 . PMC 5403213 . PMID  28394252. 
  5. ^ Henrich VC (2005). "El receptor de ecdiesteroide". En Gill SS, Gilbert LI, Iatrou K (eds.). Ciencia molecular integral de los insectos . Ámsterdam: Elsevier. págs. 243–285. ISBN 978-0-444-51516-2.
  6. ^ Hayward DC, Bastiani MJ, Trueman JW, Truman JW, Riddiford LM, Ball EE (septiembre de 1999). "La secuencia de Locusta RXR, homóloga a Drosophila Ultraspiracle, y sus implicaciones evolutivas". Dev. Genes Evol . 209 (9): 564–71. doi :10.1007/s004270050290. PMID  10502114. S2CID  8703952.
  7. ^ Koelle MR, Talbot WS, Segraves WA, Bender MT, Cherbas P, Hogness DS (octubre de 1991). "El gen EcR de Drosophila codifica un receptor de ecdisona, un nuevo miembro de la superfamilia de receptores de esteroides". Cell . 67 (1): 59–77. doi :10.1016/0092-8674(91)90572-G. PMID  1913820. S2CID  6805386.
  8. ^ Bourguet W, Germain P, Gronemeyer H (octubre de 2000). "Dominios de unión a ligandos de receptores nucleares: estructuras tridimensionales, interacciones moleculares e implicaciones farmacológicas". Trends Pharmacol. Sci . 21 (10): 381–8. doi :10.1016/S0165-6147(00)01548-0. PMID  11050318.
  9. ^ Clayton GM, Peak-Chew SY, Evans RM, Schwabe JW (febrero de 2001). "La estructura del dominio de unión al ligando del ultraespiráculo revela un receptor nuclear bloqueado en una conformación inactiva". Proc. Natl. Sci. USA . 98 (4): 1549–54. doi : 10.1073/pnas.041611298 . PMC 29294 . PMID  11171988. 
  10. ^ Devarakonda S, Harp JM, Kim Y, Ozyhar A, Rastinejad F (noviembre de 2003). "Estructura del complejo de unión al ADN del receptor de ecdisona heterodimérico". EMBO J . 22 (21): 5827–40. doi :10.1093/emboj/cdg569. PMC 275426 . PMID  14592980. 
  11. ^ Palli SR, Hormann RE, Schlattner U, Lezzi M (2005). "Receptores de ecdisteroide y sus aplicaciones en la agricultura y la medicina". Vitam. Horm . Vitaminas y hormonas. 73 : 59–100. doi :10.1016/S0083-6729(05)73003-X. ISBN 0-12-709873-9. Número de identificación personal  16399408.
  12. ^ Dhadialla TS, Carlson GR, Le DP (1998). "Nuevos insecticidas con actividad ecdisteroidal y de hormona juvenil". Annu. Rev. Entomol . 43 : 545–69. doi :10.1146/annurev.ento.43.1.545. PMID  9444757.
  13. ^ Dhadialla TS, Retnakaran A, Smagghe G (2005). "Insecticidas que alteran el crecimiento y el desarrollo de los insectos". En Sarjeet S. Gill, Gilbert, Lawrence I., Kostas Iatrou (eds.). Ciencia molecular integral de los insectos . Ámsterdam: Elsevier. págs. 55-115. ISBN 0-444-51516-X.

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