Entrada OMIM – * 126110 – RECEPTOR NUCLEAR DE HIDROCARBUROS DE ARL; ARNT

TEXTO

El receptor citosólico de dioxinas, también denominado receptor Ah, se transloca al núcleo tras la unión del ligando. Los ligandos incluyen dioxinas e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). El complejo inicia entonces la transcripción de una batería de genes implicados en la activación de los procarcinógenos PAH. Brooks et al. (1989) estudiaron la expresión específica de tejido del ADNc de un gen humano (ARNT) necesario para la translocación del receptor Ah ligado al núcleo.

El receptor Ah está implicado en la inducción del citocromo P450IA1 (CYP1A1; 108330), el citocromo P450IA2 (CYP1A2; 124060) y varias otras enzimas que participan en el metabolismo de los xenobióticos. Los 2 citocromos P450 son importantes en la activación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (presentes en el humo de los cigarrillos y en el smog) y de ciertas aminas heterocíclicas (presentes en la carne cocinada) a intermediarios cancerígenos. La forma citosólica sin ligando del receptor Ah es un complejo multimérico formado por una subunidad de unión al ligando (AHR; 600253) y una proteína de choque térmico de 90 kD (HSP90). La unión del ligando conduce a la translocación nuclear de sólo la subunidad de unión al ligando, donde activa la transcripción del gen CYP1A1 a través de la interacción con secuencias específicas de ADN denominadas elementos de respuesta a xenobióticos (XREs). Hoffman et al. (1991) aislaron una porción de la secuencia genómica del ARNT mediante la búsqueda de genes humanos que complementaran las células de hepatoma de ratón defectuosas en la translocación nuclear del receptor Ah. Utilizando el fragmento genómico parcial, aislaron un ADNc del ARNT. La proteína predicha, de 789 aminoácidos, contiene un motivo de hélice-bucle-hélice básica (bHLH), dos regiones que son similares a las proteínas del ritmo circadiano (Per) y de la mente única (Sim) de Drosophila, y una región rica en cisteína. ARNT es necesaria para la función del receptor Ah. Mediante análisis de Northern blot, ARNT se expresa en el hígado como ARNm de baja abundancia de 2,6 y 4,2 kb. Los autores aislaron un ADNc adicional de ARNT que carece de un segmento de 45 nucleótidos, lo que sugiere que los transcritos de ARNT se empalman alternativamente.

Reisz-Porszasz et al. (1994) clonaron un ADNc que codifica el homólogo de ARNT en el ratón. La proteína predicha de 791 aminoácidos es un 94% idéntica a la ARNT humana. Los autores observaron que la región que muestra homología con las proteínas Per y Sim de Drosophila se denomina dominio PAS y contiene 2 copias de una repetición directa de aproximadamente 50 aminoácidos. Los dominios PAS de Per y Sim median la heterodimerización entre estas 2 proteínas.

Usando un ensayo de cambio de movilidad electroforética y anticuerpos contra ARNT, Reyes et al. (1992) demostraron que ARNT es un componente estructural de la forma de unión a XRE del receptor Ah. Descubrieron que la forma nuclear de 176 kD del receptor Ah es un heterodímero compuesto por la subunidad de unión al ligando (AHR) y la ARNT de 87 kD. Los autores sugirieron que el motivo bHLH del ARNT es responsable de su interacción tanto con el AHR como con la subunidad de unión al ligando.

El factor inducible por hipoxia-1 (HIF1) es un factor de transcripción que se encuentra en células de mamíferos cultivadas bajo una tensión de oxígeno reducida y que desempeña un papel esencial en las respuestas homeostáticas celulares y sistémicas a la hipoxia. HIF1 es un heterodímero compuesto por una subunidad HIF1-alfa de 120 kD (603348) en complejo con una subunidad HIF1-beta de 91 a 94 kD. Wang et al. (1995) determinaron que HIF1-beta es idéntico a ARNT. Hogenesch et al. (1997) encontraron que AHR, HIF1-alfa y MOP2 (603349) tienen diferentes perfiles de expresión, pero todos comparten ARNT como socio dimérico común.

Reisz-Porszasz et al. (1994) informaron de que Arnt de ratón no puede formar homodímeros, pero puede heterodimerizar eficientemente con Ahr de ratón in vitro. Los estudios de mutantes de deleción de Arnt mostraron que tanto los dominios bHLH como los PAS son necesarios para la máxima heterodimerización. Una proteína Arnt que contiene sólo los dominios bHLH y PAS sólo tiene una capacidad moderada de complementar las células mutantes deficientes en Arnt.

Un heterodímero de AHR y ARNT, que son factores de transcripción de la familia de hélice-bucle-hélice/PAS, media la mayor parte de los efectos tóxicos de las dioxinas. Ohtake et al. (2003) demostraron que el heterodímero AHR/ARNT activado por agonistas se asocia directamente con los receptores de estrógeno ER-alfa (133430) y ER-beta (601663). Demostraron que esta asociación da lugar al reclutamiento del receptor de estrógenos no ligado y del coactivador p300 (602700) a los promotores de los genes que responden a los estrógenos, lo que conduce a la activación de la transcripción y a los efectos estrogénicos. Se comprobó que la función del receptor de estrógeno ligado estaba atenuada. Las acciones estrogénicas de los agonistas del AHR se detectaron en los úteros de ratones ovariectomizados de tipo salvaje, pero estuvieron ausentes en los ratones ovariectomizados Ahr -/- o Er-alfa -/. Ohtake et al. (2003) concluyeron que sus hallazgos sugieren un nuevo mecanismo por el que la señalización de estrógenos mediada por el receptor de estrógenos está modulada por una función similar a la coreguladora de AHR/ARNT activada, dando lugar a acciones adversas relacionadas con los estrógenos de los contaminantes ambientales de tipo dioxina.

Para conocer el mecanismo de señalización de CD30 (153243) en el linfoma anaplásico de células grandes y en el linfoma de Hodgkin, Wright y Duckett (2009) utilizaron una estrategia de purificación por afinidad que condujo a la identificación de ARNT como una proteína que interactúa con CD30 y que modula la actividad de la subunidad RelB (604758) del factor de transcripción nuclear kappa-B (NFKB; véase 164011). Las células de linfoma anaplásico de células grandes deficientes en ARNT presentaban defectos en el reclutamiento de RelB a los promotores que responden a NFKB, mientras que el reclutamiento de RelA (164014) a los mismos sitios estaba potenciado, lo que daba lugar a un aumento de la expresión de estos genes que responden a NF-kappa-B. Wright y Duckett (2009) concluyeron que ARNT funciona en concierto con RelB en un mecanismo de retroalimentación negativa inducido por CD30.

Estructura cristalina

Wu et al. (2015) describieron la estructura cristalina para cada uno de los heterodímeros de ratón Hif2-alfa (603349)-Arnt y Hif1-alfa (603348)-Arnt en estados que incluyen moléculas pequeñas unidas y su elemento de respuesta a la hipoxia. Una arquitectura cuaternaria altamente integrada es compartida por Hif2-alfa-Arnt y Hif1-alfa-Arnt, en la que Arnt gira en espiral alrededor del exterior de cada subunidad Hif-alfa. Se observan cinco bolsillos distintos que permiten la unión de moléculas pequeñas, incluidos los sitios encapsulados del dominio PAS y una cavidad interfacial formada a través de la heterodimerización de las subunidades. La cabeza lectora de ADN gira, se extiende y coopera con un dominio PAS distal para unir elementos de respuesta a la hipoxia. Las mutaciones de HIF-alfa vinculadas a los cánceres humanos mapean los sitios sensibles que establecen la unión al ADN y la estabilidad de los dominios y bolsillos PAS.

Scheel y Schrenk (2000) determinaron que el gen ARNT contiene 22 exones, que varían en tamaño de 25 a 214 pb, y se extiende por 65 kb. Los empalmes de empalme siguen el consenso GT/AG excepto el intrón 11 que comienza con GC en su extremo 5-prime.

Por el estudio de híbridos de células somáticas, Brooks et al. (1989) localizaron el gen ARNT en 1pter-q12 y mapearon el homólogo murino en el cromosoma 3. Johnson et al. (1993) localizaron el gen ARNT en 1q21 mediante el estudio del ADN de clones híbridos de ratón y humano que conservaban translocaciones que afectaban al cromosoma 1 humano, mediante el análisis de segregación en 9 familias informativas de CEPH y mediante hibridación in situ. Mapearon el homólogo del ratón en el cromosoma 3 utilizando un panel de 16 híbridos de células somáticas de hámster/ratón y lo mapearon regionalmente en el cromosoma 3 mediante un análisis de vinculación en un retrocruce interespecífico.

El gen TEL/ETV6 (600618) está localizado en 12p13 y codifica un miembro de la familia ETS de factores de transcripción. TEL está frecuentemente implicado en translocaciones cromosómicas en neoplasias humanas, que suelen dar lugar a la expresión de proteínas de fusión entre la parte aminoterminal de TEL y factores de transcripción no relacionados o proteínas tirosina quinasas. Salomon-Nguyen et al. (2000) caracterizaron una translocación t(1;12)(q21;p13) observada en un caso de leucemia mieloblástica aguda (AML-M2). A nivel de proteínas, se expresaba la copia de TEL no traslocada y, como resultado de la traslocación t(1;12), una proteína de fusión entre TEL y esencialmente todo el gen ARNT. La implicación de ARNT en la leucemogénesis humana no se había descrito anteriormente.

Estudiando la etiología de las hendiduras orales no sindrómicas (OFC1; 119530), Kayano et al. (2004) evaluaron si existe alguna asociación en la población japonesa de dichas hendiduras con los SNP de los genes AHR, CYP1A1 o ARNT utilizando la prueba de desequilibrio de transmisión (TDT) y un estudio de casos y controles. Los productos de estos 3 genes están implicados en el metabolismo de la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD), que es sospechosa porque cuando se administra durante la organogénesis en ratones, se produce una alta incidencia de paladar hendido en los fetos. Kayano et al. (2004) no encontraron pruebas de la implicación de AHR o CYP1A1 con la hendidura; sin embargo, SNPs específicos en ARNT se asociaron con la hendidura no sindrómica en la población japonesa estudiada. Cuando se consideró un haplotipo formado por 567G/C e IVS12-19T/G en ARNT, se observó una transmisión preferente del haplotipo CT (p = 0,0012). En el estudio de casos y controles, se observó una asociación significativa de IVS12-19T/G (p = 0,021).