Entrée OMIM – * 126110 – ARYL HYDROCARBON RECEPTOR NUCLEAR TRANSLOCATOR ; ARNT

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Le récepteur cytosolique de la dioxine, également appelé récepteur Ah, transloque vers le noyau lors de la liaison du ligand. Les ligands comprennent la dioxine et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Le complexe initie alors la transcription d’une batterie de gènes impliqués dans l’activation des procarcinogènes PAH. Brooks et al. (1989) ont étudié l’expression tissu-spécifique de l’ADNc d’un gène humain (ARNT) nécessaire à la translocation du récepteur Ah lié au ligand dans le noyau.

Le récepteur Ah est impliqué dans l’induction du cytochrome P450IA1 (CYP1A1 ; 108330), du cytochrome P450IA2 (CYP1A2 ; 124060) et de plusieurs autres enzymes qui participent au métabolisme des xénobiotiques. Les 2 cytochromes P450 sont importants dans l’activation des hydrocarbures aromatiques polycycliques (présents dans la fumée de cigarette et le smog) et de certaines amines hétérocycliques (présentes dans la viande cuite) en intermédiaires cancérigènes. La forme cytosolique sans ligand du récepteur Ah est un complexe multimérique composé d’une sous-unité de liaison au ligand (AHR ; 600253) et d’une protéine de choc thermique de 90 kD (HSP90). La liaison du ligand entraîne la translocation nucléaire de la seule sous-unité de liaison au ligand, où elle active la transcription du gène CYP1A1 par interaction avec des séquences d’ADN spécifiques appelées éléments sensibles aux xénobiotiques (XRE). Hoffman et al. (1991) ont isolé une partie de la séquence génomique de l’ARNT en recherchant des gènes humains qui complètent les cellules d’hépatome de souris défectueuses dans la translocation nucléaire du récepteur Ah. En utilisant le fragment génomique partiel, ils ont isolé un ADNc de l’ARNT. La protéine prédite de 789 acides aminés contient un motif hélice-boucle-hélice basique (bHLH), 2 régions qui sont similaires aux protéines du rythme circadien (Per) et de l’esprit unique (Sim) de la drosophile, et une région riche en cystéine. L’ARNT est nécessaire à la fonction du récepteur Ah. Par analyse Northern blot, l’ARNT est exprimée dans le foie sous forme d’ARNm de faible abondance de 2,6 et 4,2 kb. Les auteurs ont isolé un ADNc ARNT supplémentaire dépourvu d’un segment de 45 nucléotides, ce qui suggère que les transcrits ARNT sont épissés alternativement.

Reisz-Porszasz et al. (1994) ont cloné un ADNc codant pour l’homologue de l’ARNT chez la souris. La protéine prédite de 791 acides aminés est identique à 94% à l’ARNT humaine. Les auteurs ont noté que la région présentant une homologie avec les protéines Per et Sim de la drosophile est appelée domaine PAS et contient 2 copies d’une répétition directe d’environ 50 acides aminés. Les domaines PAS de Per et Sim médient l’hétérodimérisation entre ces 2 protéines.

En utilisant un test de déplacement de mobilité électrophorétique et des anticorps contre l’ARNT, Reyes et al. (1992) ont montré que l’ARNT est un composant structurel de la forme de liaison XRE du récepteur Ah. Ils ont constaté que la forme nucléaire de 176 kD du récepteur Ah est un hétérodimère constitué de la sous-unité de liaison au ligand (AHR) et de l’ARNT de 87 kD. Les auteurs ont suggéré que le motif bHLH de l’ARNT est responsable de son interaction à la fois avec le XRE et la sous-unité de liaison au ligand.

Le facteur 1 inductible par l’hypoxie (HIF1) est un facteur de transcription présent dans les cellules de mammifères cultivées sous tension d’oxygène réduite qui joue un rôle essentiel dans les réponses homéostatiques cellulaires et systémiques à l’hypoxie. HIF1 est un hétérodimère composé d’une sous-unité HIF1-alpha de 120-kD (603348) complexée avec une sous-unité HIF1-beta de 91- à 94-kD. Wang et al. (1995) ont déterminé que HIF1-beta est identique à ARNT. Hogenesch et al. (1997) ont découvert que la procréation assistée, HIF1-alpha et MOP2 (603349) ont des profils d’expression différents, mais partagent tous ARNT comme partenaire dimérique commun.

Reisz-Porszasz et al. (1994) ont signalé que l’Arnt de la souris ne peut pas former d’homodimères mais qu’il peut hétérodimériser efficacement avec l’Ahr de la souris in vitro. Des études sur des mutants de délétion de Arnt ont montré que les domaines bHLH et PAS sont tous deux nécessaires pour une hétérodimérisation maximale. Une protéine Arnt contenant uniquement les domaines bHLH et PAS n’est que modérément réduite dans sa capacité à compléter les cellules mutantes déficientes en Arnt.

Un hétérodimère de AHR et ARNT, qui sont des facteurs de transcription de la famille basic helix-loop-helix/PAS, médient la plupart des effets toxiques des dioxines. Ohtake et al. (2003) ont démontré que l’hétérodimère AHR/ARNT activé par un agoniste s’associe directement aux récepteurs d’œstrogènes ER-alpha (133430) et ER-beta (601663). Ils ont montré que cette association entraîne le recrutement du récepteur d’œstrogène non ligandé et du coactivateur p300 (602700) aux promoteurs des gènes sensibles aux œstrogènes, ce qui conduit à l’activation de la transcription et aux effets œstrogéniques. On a constaté que la fonction du récepteur d’œstrogène ligandé était atténuée. Les actions œstrogéniques des agonistes de la procréation assistée ont été détectées dans l’utérus de souris ovariectomisées de type sauvage, mais étaient absentes chez les souris ovariectomisées Ahr -/- ou Er-alpha -/-. Ohtake et al. (2003) ont conclu que leurs résultats suggèrent un nouveau mécanisme par lequel la signalisation des œstrogènes médiée par les récepteurs d’œstrogènes est modulée par une fonction de type corégulateur de l’AHR/ARNT activé, donnant lieu à des actions défavorables liées aux œstrogènes des contaminants environnementaux de type dioxine.

Pour mieux comprendre le mécanisme de la signalisation CD30 (153243) dans le lymphome anaplasique à grandes cellules et le lymphome de Hodgkin, Wright et Duckett (2009) ont utilisé une stratégie de purification par affinité qui a conduit à l’identification de l’ARNT comme une protéine interagissant avec CD30 qui module l’activité de la sous-unité RelB (604758) du facteur de transcription facteur nucléaire kappa-B (NFKB ; voir 164011). Les cellules de lymphome anaplasique à grandes cellules qui étaient déficientes en ARNT présentaient des défauts dans le recrutement de RelB aux promoteurs sensibles au NFKB, alors que le recrutement de RelA (164014) aux mêmes sites était potentialisé, ce qui a entraîné une augmentation de l’expression de ces gènes sensibles au NF-kappa-B. Wright et Duckett (2009) ont conclu que l’ARNT fonctionne de concert avec RelB dans un mécanisme de rétroaction négative induit par CD30.

Structure cristalline

Wu et al. (2015) ont décrit la structure cristalline de chacun des hétérodimères Hif2-alpha (603349)-Arnt et Hif1-alpha (603348)-Arnt de souris dans des états incluant des petites molécules liées et leur élément de réponse à l’hypoxie. Une architecture quaternaire hautement intégrée est partagée par Hif2-alpha-Arnt et Hif1-alpha-Arnt, dans laquelle Arnt tourne en spirale autour de l’extérieur de chaque sous-unité Hif-alpha. On observe cinq poches distinctes qui permettent la liaison de petites molécules, y compris des sites encapsulés dans le domaine PAS et une cavité interfaciale formée par l’hétérodimérisation des sous-unités. La tête de lecture de l’ADN tourne, s’étend et coopère avec un domaine PAS distal pour fixer les éléments de réponse à l’hypoxie. Les mutations de HIF-alpha liées aux cancers humains cartographient des sites sensibles qui établissent la liaison à l’ADN et la stabilité des domaines PAS et des poches.

Scheel et Schrenk (2000) ont déterminé que le gène ARNT contient 22 exons, dont la taille varie de 25 à 214 pb, et s’étend sur 65 kb. Les jonctions d’épissage suivent le consensus GT/AG, sauf pour l’intron 11 qui commence par GC à son extrémité 5-prime.

Par l’étude d’hybrides de cellules somatiques, Brooks et al. (1989) ont localisé le gène ARNT à 1pter-q12 et cartographié l’homologue murin au chromosome 3. Johnson et al. (1993) ont localisé le gène ARNT en 1q21 par l’étude de l’ADN de clones hybrides souris/humain qui ont conservé des translocations impliquant le chromosome 1 humain, par une analyse de ségrégation dans 9 familles CEPH informatives et par une hybridation in situ. Ils ont cartographié l’homologue de la souris sur le chromosome 3 en utilisant un panel de 16 hybrides de cellules somatiques hamster/souris et l’ont cartographié régionalement sur le chromosome 3 par analyse de liaison dans un rétrocroisement interspécifique.

Le gène TEL/ETV6 (600618) est situé à 12p13 et code pour un membre de la famille ETS des facteurs de transcription. TEL est fréquemment impliqué dans des translocations chromosomiques dans les tumeurs malignes humaines, ce qui entraîne généralement l’expression de protéines de fusion entre la partie amino-terminale de TEL et soit des facteurs de transcription non apparentés, soit des protéines tyrosine kinases. Salomon-Nguyen et al. (2000) ont caractérisé une translocation t(1;12)(q21;p13) observée dans un cas de leucémie myéloblastique aiguë (AML-M2). Au niveau des protéines, la copie non transloquée de TEL et, à la suite de la translocation t(1;12), une protéine de fusion entre TEL et essentiellement la totalité du gène ARNT, étaient exprimées. L’implication de l’ARNT dans la leucémogenèse humaine n’avait pas été décrite auparavant.

Etudiant l’étiologie des fentes orales non syndromiques (OFC1 ; 119530), Kayano et al. (2004) ont évalué s’il existe une association dans la population japonaise de ces fentes avec des SNP dans les gènes AHR, CYP1A1 ou ARNT en utilisant le test de déséquilibre de transmission (TDT) et une étude cas-témoins. Les produits de ces 3 gènes sont tous impliqués dans le métabolisme de la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine (TCDD), ce qui est suspect car lorsqu’elle est administrée pendant l’organogenèse chez la souris, une incidence élevée de fentes palatines en résulte chez les fœtus. Kayano et al. (2004) n’ont trouvé aucune preuve de l’implication de la procréation assistée ou du CYP1A1 dans la fente palatine ; cependant, des SNP spécifiques dans l’ARNT ont été associés à la fente palatine non syndromique dans la population japonaise étudiée. Lorsqu’un haplotype composé de 567G/C et IVS12-19T/G dans l’ARNT était pris en compte, une transmission préférentielle de l’haplotype CT était observée (p = 0,0012). Dans l’étude cas-témoins, une association significative de IVS12-19T/G a été observée (p = 0,021).