Os hormônios tireoidianos são fundamentais no controle dos processos celulares, sobretudo através da regulação da transcrição gênica desencadeada pela triiodotironina (T3). Entretanto, níveis supra fisiológicos deste hormônio, hipertireoidismo, alteram o fenótipo dos tecidos-alvo estabelecendo patologias. No músculo esquelético o hipertireoidismo correlaciona-se com atrofia como a resultante de processos que podem englobar estímulo proteolítico e inibição da síntese proteica. Com o intuito de compreender de forma ampla a ação do T3 no músculo esquelético buscou-se identificar novos alvos da regulação hormonal por meio da análise da expressão global dos genes envolvidos nas vias de síntese e degradação proteica. Acerca do eixo catabólico, identificou-se a regulação positiva da proteína E3 ligase MDM2 exclusivamente nas fibras musculares rápidas. Nestas fibras o MDM2 encontra-se no citoplasma e núcleo, neste último, colocalizado com o fator de transcrição PAX7. Em resposta ao T3 há o aumento de translocação nuclear de MDM2 entretanto a co-marcação com PAX7 é diminuída. De forma semelhante, a elevação dos níveis de T3 inibem a translocação de FOXO3, um fator de transcrição passível de desativação por MDM2. Além disso, a inibição farmacológica de MDM2 em cultura de miotubos potencializou os efeitos do T3 ao gerar estruturas menores e com expressão elevada de atrogenes. Assim, nossos resultados indicam que o MDM2 pode estar envolvido em uma resposta pro-trófica ao T3 no músculo esquelético. Por outro lado, a análise dos componentes da via de síntese mTOR indicou queda rápida e expressiva de Rptor, uma subunidade fundamental para o pleno funcionamento de mTORC1. Surpreendentemente, não há elementos responsivos ao T3 na região promotora de Rptor, de forma que se explorou a hipótese da inibição indireta de Rptor por intermédio da via da miostatina. De fato, verificou-se elevados níveis de miostatina em resposta ao T3, contudo houve menor marcação nuclear de SMAD3. Além disso, os elevados níveis de T3 intensificaram a síntese proteica de novo, apesar da diminuta fosforilação de mTOR e P70S6K. Por fim, o silenciamento da miostatina ou a expressão ectópica de Rptor protegeram o músculo esquelético da atrofia induzida por T3. Dessa forma, concluímos que a inibição Rptor é essencial para o estabelecimento da atrofia induzida por T3, que por sua vez se estabelece a despeito dos elevados níveis de síntese proteica.

Thyroid hormones are essential players on cellular singling, primarily through the regulation of gene transcription by triiodothyronine (T3). However, supraphysiological levels of T3, also called hyperthyroidism, leads to pathological changes in target tissues. In skeletal muscle, hyperthyroidism is related to atrophy throughout mechanisms that may include proteolytic stimulation and inhibition of protein synthesis. To get new insights about T3 action upon skeletal muscle, we sought to identify new regulation targets by analyzing the global expression of genes involved on both protein synthesis and degradation pathways. Regarding the catabolic axis, we identified upregulation of the MDM2 E3 ligase exclusively in fast twitch fibers. Additionally, MDM2 is found in the cytoplasm and nucleus, in the latter colocalized with the transcription factor PAX7. In response to T3, there is augmented MDM2 nuclear translocation and reduced PAX7 colocalization. Similarly, T3 inhibits FOXO3 nuclear translocation suggesting a MDM2- dependent inactivation mechanism. Furthermore, pharmacological MDM2 inhibition in cell culture intensified T3 effects, resulting smaller myotubes with high atrogenes expression. Thus, our results indicate that MDM2 may integrate a protrophic response to T3 in skeletal muscle. On the other hand, the analysis of mTOR components showed a swift and strong downregulation of Rptor, a fundamental subunit of mTORC1 complex. Surprisingly, we did not find T3-responsive elements in the promoter region of Rptor, so we explored the hypothesis of indirect inhibition of Rptor by T3 through the myostatin pathway. In fact, we verified myostatin positive response to T3. However, we identified inhibited SMAD3 nuclear translocation. Furthermore, T3 level levels enhanced de novo protein synthesis despite the low phosphorylation of mTOR and P70S6K. Finally, myostatin silencing or Rptor ectopic expression protected skeletal muscle from T3-induced atrophy. Thus, we conclude that Rptor inhibition is essential for the establishment of T3-induced atrophy, which in turn takes place regardless of the levels of protein synthesis levels.