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

TEXT

Receptorul citosolic al dioxinei, denumit și receptor Ah, se translocă în nucleu la legarea ligandului. Liganzii includ dioxina și hidrocarburile aromatice policiclice (PAH). Complexul inițiază apoi transcrierea unei baterii de gene implicate în activarea procarcinogenilor HAP. Brooks și colab. (1989) au studiat expresia țesutului specific al ADNc pentru o genă umană (ARNT) necesară pentru translocarea în nucleu a receptorului Ah legat de ligand.

Receptorul Ah este implicat în inducerea citocromului P450IA1 (CYP1A1; 108330), a citocromului P450IA2 (CYP1A2; 124060) și a altor câteva enzime care participă la metabolismul xenobiotic. Cei 2 citocromi P450 sunt importanți în activarea hidrocarburilor aromatice policiclice (care se găsesc în fumul de țigară și în smog) și a anumitor amine heterociclice (care se găsesc în carnea gătită) în intermediari cancerigeni. Forma citosolică, lipsită de ligand, a receptorului Ah este un complex multimeric format dintr-o subunitate de legare a ligandului (AHR; 600253) și o proteină de șoc termic de 90 kD (HSP90). Legarea ligandului duce la translocarea nucleară doar a subunității de legare a ligandului, unde aceasta activează transcrierea genei CYP1A1 prin interacțiunea cu secvențe specifice de ADN denumite elemente sensibile la xenobiotice (XRE). Hoffman și colab. (1991) au izolat o porțiune din secvența genomică ARNT prin căutarea de gene umane care să completeze celulele de hepatom de șoarece defectuoase în ceea ce privește translocarea nucleară a receptorului Ah. Folosind fragmentul genomic parțial, aceștia au izolat un ARNT cADNc. Proteina prezisă de 789 de aminoacizi conține un motiv basic helix-loop-helix (bHLH), 2 regiuni care sunt similare atât cu ritmul circadian (Per) cât și cu proteinele Drosophila circadian rhythm (Per) și single-minded (Sim), precum și o regiune bogată în cisteină. ARNT este necesară pentru funcția receptorului Ah. Prin analiza Northern blot, ARNT este exprimat în ficat sub formă de ARNm de 2,6 și 4,2 kb cu abundență scăzută. Autorii au izolat un cADNc ARNT suplimentar căruia îi lipsește un segment de 45 de nucleotide, ceea ce sugerează că transcripțiile ARNT sunt splitate alternativ.

Reisz-Porszasz et al. (1994) au clonat un ADNc care codifică omologul de șoarece al ARNT. Proteina prezisă de 791 aminoacizi este 94% identică cu ARNT uman. Autorii au observat că regiunea care prezintă omologie cu proteinele Per și Sim din Drosophila se numește domeniul PAS și conține 2 copii ale unei repetări directe de aproximativ 50 de aminoacizi. Domeniile PAS ale Per și Sim mediază heterodimerizarea între aceste 2 proteine.

Utilizând un test de deplasare a mobilității electroforetice și anticorpi împotriva ARNT, Reyes și colab. (1992) au arătat că ARNT este o componentă structurală a formei de legare la XRE a receptorului Ah. Aceștia au descoperit că forma nucleară de 176 kD a receptorului Ah este un heterodimer format din subunitatea de legare a ligandului (AHR) și ARNT de 87 kD. Autorii au sugerat că motivul bHLH al ARNT este responsabil pentru interacțiunea sa atât cu XRE, cât și cu subunitatea de legare a ligandului.

Factorul inductibil în hipoxie-1 (HIF1) este un factor de transcripție întâlnit în celulele de mamifere cultivate sub tensiune redusă de oxigen care joacă un rol esențial în răspunsurile homeostatice celulare și sistemice la hipoxie. HIF1 este un heterodimer compus dintr-o subunitate HIF1-alfa de 120 kD (603348) complexată cu o subunitate HIF1-beta de 91 până la 94 kD. Wang și colab. (1995) au stabilit că HIF1-beta este identic cu ARNT. Hogenesch et al. (1997) au constatat că AHR, HIF1-alfa și MOP2 (603349) au profiluri de expresie diferite, dar toate au ARNT ca partener dimeric comun.

Reisz-Porszasz et al. (1994) au raportat că Arnt de șoarece nu poate forma homodimeri, dar poate heterodimeriza eficient cu Ahr de șoarece in vitro. Studiile asupra mutanților de deleție Arnt au arătat că atât domeniul bHLH cât și domeniul PAS sunt necesare pentru heterodimerizarea maximă. O proteină Arnt care conține doar domeniile bHLH și PAS este doar moderat redusă în ceea ce privește capacitatea sa de a completa celulele mutante cu deficit de Arnt.

Un heterodimer al AHR și ARNT, care sunt factori de transcripție din familia basic helix-loop-helix/PAS, mediază majoritatea efectelor toxice ale dioxinelor. Ohtake et al. (2003) au demonstrat că heterodimerul AHR/ARNT activat de agonist se asociază direct cu receptorii de estrogen ER-alpha (133430) și ER-beta (601663). Aceștia au arătat că această asociere are ca rezultat recrutarea receptorului de estrogen neligat și a coactivatorului p300 (602700) la promotorii genelor sensibile la estrogen, ceea ce duce la activarea transcripției și la efecte estrogenice. S-a constatat că funcția receptorului de estrogen ligandat a fost atenuată. Acțiunile estrogenice ale agoniștilor AHR au fost detectate în uteri de șoareci cu ovariectomie de tip sălbatic, dar au fost absente la șoarecii cu ovariectomie Ahr -/- sau Er-alpha -/-. Ohtake et al. (2003) au concluzionat că descoperirile lor sugerează un mecanism nou prin care semnalizarea estrogenică mediată de receptorii de estrogen este modulată de o funcție de coreglementare asemănătoare cu cea a AHR/ARNT activate, dând naștere la acțiuni adverse legate de estrogen ale contaminanților de mediu de tip dioxină.

Pentru a înțelege mai bine mecanismul de semnalizare CD30 (153243) în limfomul anaplastic cu celule mari și în limfomul Hodgkin, Wright și Duckett (2009) au utilizat o strategie de purificare prin afinitate care a dus la identificarea ARNT ca proteină care interacționează cu CD30 și care modulează activitatea subunității RelB (604758) a factorului de transcripție factor nuclear kappa-B (NFKB; a se vedea 164011). Celulele de limfom anaplazic cu celule mari care erau deficitare în ARNT au prezentat defecte în recrutarea RelB la promotorii sensibili la NFKB, în timp ce recrutarea RelA (164014) la aceleași situsuri a fost potențată, ceea ce a dus la o expresie crescută a acestor gene sensibile la NF-kappa-B. Wright și Duckett (2009) au concluzionat că ARNT funcționează în mod concertat cu RelB într-un mecanism de feedback negativ indus de CD30.

Structura cristalină

Wu et al. (2015) au descris structura cristalină pentru fiecare dintre heterodimerii Hif2-alfa (603349)-Arnt și Hif1-alfa (603348)-Arnt de șoarece în stări care includ molecule mici legate și elementul lor de răspuns la hipoxie. O arhitectură cuaternară foarte integrată este împărtășită de Hif2-alpha-Arnt și Hif1-alpha-Arnt, în care Arnt se învârte în spirală în jurul exteriorului fiecărei subunități Hif-alpha. Se observă cinci buzunare distincte care permit legarea de molecule mici, inclusiv situri încapsulate în domeniul PAS și o cavitate interfacială formată prin heterodimerizarea subunității. Capul de citire a ADN-ului se rotește, se extinde și cooperează cu un domeniu PAS distal pentru a lega elementele de răspuns la hipoxie. Mutațiile HIF-alfa legate de cancerele umane se mapează la situsuri sensibile care stabilesc legarea la ADN și stabilitatea domeniilor PAS și a buzunarelor.

Scheel și Schrenk (2000) au determinat că gena ARNT conține 22 de exoni, variind în mărime de la 25 la 214 pb, și se întinde pe 65 kb. Joncțiunile de joncțiune urmează consensul GT/AG, cu excepția intronului 11 care începe cu GC la capătul său 5-prime.

Prin studiul hibrizilor de celule somatice, Brooks și colab. (1989) au localizat gena ARNT la 1pter-q12 și au cartografiat omologul murin la cromozomul 3. Johnson et al. (1993) au localizat gena ARNT la 1q21 prin studierea ADN-ului din clone hibride șoarece/om care au păstrat translocații care implică cromozomul 1 uman, prin analiza segregării în 9 familii CEPH informative și prin hibridare in situ. Aceștia au cartografiat omologul șoricelului pe cromozomul 3 folosind un panel de 16 hibrizi de celule somatice hamster/șoarece și au cartografiat-o la nivel regional pe cromozomul 3 prin analiza legăturii într-o încrucișare interspecifică.

Gena TEL/ETV6 (600618) este localizată la 12p13 și codifică un membru al familiei ETS de factori de transcripție. TEL este frecvent implicată în translocații cromozomiale în tumorile maligne umane, rezultând de obicei în exprimarea unor proteine de fuziune între partea amino-terminală a TEL și fie factori de transcripție neînrudiți, fie proteine tirozin kinazice. Salomon-Nguyen și colab. (2000) au caracterizat o translocație t(1;12)(q21;p13) observată într-un caz de leucemie acută mieloblastică (LMA-M2). La nivel proteic, a fost exprimată copia TEL netranslocată și, ca urmare a translocației t(1;12), o proteină de fuziune între TEL și, practic, întreaga genă ARNT. Implicarea ARNT în leucemogeneza umană nu a fost descrisă anterior.

Studiind etiologia despicăturilor orale nesindromice (OFC1; 119530), Kayano et al. (2004) au evaluat dacă există vreo asociere în populația japoneză a acestor despicături cu SNP-uri în genele AHR, CYP1A1 sau ARNT, utilizând testul de dezechilibru al transmiterii (TDT) și un studiu de caz-control. Produșii acestor 3 gene sunt toți implicați în metabolismul 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxinei (TCDD), care este suspectă deoarece, atunci când este administrată în timpul organogenezei la șoareci, rezultă o incidență ridicată a fisurii palatine la fetuși. Kayano et al. (2004) nu au găsit nicio dovadă de implicare a AHR sau CYP1A1 în cazul clefturilor; cu toate acestea, SNP-uri specifice în ARNT au fost asociate cu clefturi nesindromice în populația japoneză studiată. Atunci când s-a luat în considerare un haplotip format din 567G/C și IVS12-19T/G în ARNT, s-a observat transmiterea preferențială a haplotipului CT (p = 0,0012). În studiul caz-control, a fost observată o asociere semnificativă a IVS12-19T/G (p = 0,021).