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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.76.2004.tde-21092007-141432
Document
Author
Full name
Sandra Martha Gomes Dias
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2004
Supervisor
Committee
Polikarpov, Igor (President)
Farah, Shaker Chuck
Garratt, Richard Charles
Neves, Francisco de Assis Rocha
Nogueira, Célia Regina
Title in Portuguese
Estudos estruturais dos receptores nucleares humanos para os hormônios tireoidianos Isoforma ß1 (hTRß1) e para o ácido retinóico 9-cis Isoforma a (hRXRa)
Keywords in Portuguese
Cristalografia
Receptor nuclear
RXR
SAXS
TR
Abstract in Portuguese
Os receptores nucleares são de suma importância para os processos de sinalização intercelular nos eucariotos, uma vez que possuem a capacidade de convergir diferentes sinais internos e externos na regulação de programas genéticos. Estas proteínas funcionam, na sua maioria, como fatores de transcrição ativados por ligantes, sendo a via de comunicação direta entre as moléculas de sinalização e a resposta transcricional eliciada pelas mesmas. A programação genética, estabilizada ou modificada pelos receptores, afeta virtualmente todos os aspectos da vida dos organismos multicelulares, tais como a embriogênese, a homeostase, a reprodução, o crescimento e a morte celular. A regulação transcricional e a seletividade promovida por estas proteínas têm fomentado intensas pesquisas, as quais estão decifrando a complexa rede de eventos moleculares que relatam sua forma de ação. Será um desafio para o futuro o conhecimento completo das regras moleculares que definem sua maneira de promover o controle espacial e temporal da expressão gênica. Estas informações prometem trazer detalhes cruciais para o desenvolvimento de drogas mais eficientes e de grande valor terapêutico. Neste contexto, o principal objetivo dos estudos aqui apresentados foi o de aumentar o conhecimento sobre o comportamento e estrutura do receptor nuclear humano dos hormônios tireoidianos, isoforma β1 (hTRβ1), e do receptor nuclear humano do ácido retinóico 9-cis, isoforma ? (hRXRα). Para tal, aplicou-se a técnica de espalhamento de raios X a baixos ângulos para determinar-se, em solução, o envelope destes receptores contendo os domínios de ligação ao DNA e ao ligante. Paralelamente, investiu-se em diversas tentativas de cristalização dos mesmos. Os resultados obtidos permitiram a determinação da localização espacial dos diferentes domínios e as organizações quaternárias dos homodímeros e homotetrâmeros. Conseqüentemente, foram propostos os primeiros modelos estruturais de receptores nucleares contendo os domínios de ligação ao DNA e ao ligante. O comportamento oligomérico, em solução, do hTRβ1 também foi analisado qualitativamente. Verificou-se que a formação do homodímero e do homotetrâmero é influenciada pela presença do hormônio T3, pela concentração protéica, pelos domínios presentes e por mutações específicas. Estes estudos geraram a hipótese de que o receptor nuclear hTRβ1 é capaz de se autoreprimir. Até então, dentro da superfamília dos receptores nucleares, esta capacidade de autorepressão somente havia sido descrita para o receptor hRXRα. Por fim, cristalizou-se o domínio LBD do receptor hTRβ1 com os ligantes T3, Triac e GC-1. O objetivo foi o de determinar estruturas cristalográficas importantes para o futuro desenvolvimento de tiromiméticos de ação isoforma-seletiva.
Title in English
Sctructural studies of the human thyroid hormone receptor isoform β e do ácido retinóico 9-cis isoforma α
Keywords in English
Crystalllography
Nuclear receptor
RXR
SAXS
TR
Abstract in English
In eukaryotes, nuclear receptors are of major importance for intercellular signaling because they join different intra and extracellular signals during regulation of genetic programs. The great majority of these proteins function as ligand activated transcription factors providing a direct link between signaling molecules and the transcriptional responses elicited by them. The genetic programs that these receptors establish or modify affect virtually all aspects of the multicellular organisms? life, such as embryogenesis, homeostasis, reproduction, cell growth, and death. Their gene-regulatory power and selectivity has prompted intense research which is now starting to decipher the complex network of molecular events involved in transcription regulation. The future challenge will be to uncover the molecular rules that define spatial and temporal control of gene expression. Such knowledge would be essential to the development of more efficient drugs with better therapeutic values. Therefore, the main purpose in this study was to extend the understanding on the behavior and the structure of human thyroid receptor, isoform ?1 (hTRβ1), and human retinoic acid X receptor, isoform ? (hRXRα). It was applied the small angle X-ray scattering technique to determine, in solution, the envelop of both receptors containing DNA and ligand binding domains. Beside this, several crystallization conditions were tried for both receptors. The results made possible to define the spatial localization of the domains and the quaternary structure of the homodimers and homotetramers. Consequently, we were able to propose the first structural models for nuclear receptors containing the DNA and ligand binding domains. The oligomeric behavior of the hTRβ1, in solution, was also analyzed qualitatively. We verified that it was influenced by the presence of T3 hormone, the protein concentration, the presence of both DNA and ligand binding domains, and by specific mutations. Based on these results, we were able to hypothesize that the hTRβ1 has the capacity of autorepression. Up to now, only the hRXRα, in the whole nuclear receptor superfamily, had been described to behave similarly. Finally, we crystallized the ligand binding domain of the hTRβ1 in the presence of the ligands T3, Triac, and GC-1. The objective was to solve crystallographic structures essential for the future development of tiromimetics with isoform-selective action.
 
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SandraDias.pdf (8.06 Mbytes)
Publishing Date
2007-09-21
 
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