Nuclear hormones receptors : Structure and molecular dynamics of allosteric complexes

par Serena Sirigu

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Dino Moras et de Ivano Bertini.

Soutenue en 2010

à Strasbourg en cotutelle avec Florence - Italie .

  • Titre traduit

    Récepteurs nucléaires d'hormones : Structure et dynamique moléculaire de complexes allostériques


  • Résumé

    L’activité de transcription des récepteurs nucléaires (NRs) est réglée par la liaison du ligand mais aussi par les modifications post-translationelles telles que la phosphorylation. Les isotopes α et γ du récepteur humain de l’acide rétinoïque (hRAR α,γ) montrent des sites de phosphorylation communs et une activité similairement réglée au travers de la phosphorylation. RAR α,γ sont phosphorylés au domaine N terminal par la subunité CAK du complexe TFIIH et au domaine C- terminal par la kinase PKA dépendante de la AMP- cyclique. La phosphorylation au domaine C terminal implique la région du récepteur qui lie le ligand (LBD). Il a été montré que cette phosphorylation augmente la liaison de CAK au récepteur ainsi que la phosphorylation de hRAR au domaine N- terminal et l’activation de la transcription des gènes cibles de l’acide rétinoïque. Nous avons résolu la structure cristalline du hRARγS371E LBD dans laquelle la mutation est bien connue pour mimer la phosphorylation du résidu. Nos données cristallographiques montrent que des différences au niveau structural entre les deux récepteurs sont localisées au niveau du site d’interaction avec la cycline. Nous avons aussi étudié la différence de mobilité entre le hRARα sauvage et le mutant en montrant que la majorité des résidus ont les mêmes constantes de relaxation à l’exception de quelques résidus de hRARα mutant qui sont caractérisés par des constantes de relaxation longitudinales plus élevées par rapport au RAR sauvage. Nos résultats montrent que la phosphorylation du RAR par PKA mimé par la mutation S369 n’affecte pas profondément la structure du récepteur mais peut agir finement pour régler sa dynamique.


  • Résumé

    Nuclear receptors (NRs) mediated transcription is regulated not only by the ligand binding but also through post-translational modification events such as phosphorylation. In particular human retinoic acid receptor isotypes alpha and gamma (hRAR α,γ) display common phosphorylation sites and their activity appears to be similarly regulated through phosphorylation. RAR α,γ are phosphorylated at the N-terminal domain by the TFIIH associated form of CAK and at the C-terminal domain by the cyclic AMP-dependent protein kinase (cAMP-PKA). Phosphorylation at the C-terminal domain involves the ligand binding (LBD) of the receptor. It has been demonstrated that phopshorylation of RAR by PKA enhances binding of CAK to the receptor thus facilitating hRAR phosphorylation at N-terminal domain and the transcription activation of retinoic target genes. We solved the X-ray crystal structure of the ligand binding domain (LBD) of hRARγS371E in which the mutation is well known to mimic the phosphorylation of the residue. Our crystallographic details enlighten that structural differences between the two receptors are located at the level of the CycH docking site. We performed NMR 15N relaxation experiments to analyze differences in the mobility between the hRARα wild type and the mutant showing that the majority of the residues feature similar relaxation rates but a few residues in hRARα mutant display higher longitudinal relaxation rates with respect to the wild type. Our results suggest that PKA phosphorylation of RAR mimicked in large part by the mutation S371E do not affect profondously the structure but it could finely tune the dynamic of the receptor.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (138 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 122-136

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0486
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