Etude de la relation entre structure et fonction du récepteur de la vitamine D

Structure-function relationship of vitamin D receptor

• Auteur / Autrice : Fabrice Ciesielski
• Direction : Dino Moras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vitamines D

Cristallographie

Ligands (biochimie)

Récepteurs nucléaires (biochimie)

Résumé

Les récepteurs nucléaires sont des facteurs de transcription dont l’activité est ligand dépendante. Le récepteur de la vitamine D (VDR) agit sur la prolifération et la différenciation cellulaires. De ce fait, il est un candidat de choix pour lutter contre le cancer. Cependant, les effets de la vitamine D sur l’homéostasie calcique limitent son utilisation. En effet, l’administration de vitamine D dérègle le système calcique et entraîne notamment une calcification des tissus moux. Le développement des ligands de synthèse a ouvert la voie à la spécificité d’action des ligands. Parmi les 3000 analogues de la vitamine D synthétisés à ce jour, certains présentent de puissants effets anti-prolifératifs, tout en limitant la calcification des tissus. Au cours de ma thèse, j’ai contribué à la compréhension du mode de fixation d’analogues atypiques de la vitamine D dans la poche de fixation du ligand (LBP) du récepteur. Ainsi, j’ai déterminé la structure du domaine de fixation du ligand (LBD) du VDR en complexe avec le ligand Gemini, analogue volumineux de la 1α,25(OH)2VD3. Cette structure a montré la flexibilité de la LBP qui est capable d’adapter sa conformation en réponse à la fixation du ligand. De plus, j’ai déterminé les premières structures du LBD en complexe avec des ligands non stéroïdiens démontrant ainsi leur capacité à mimer la vitamine D à l’intérieur de la poche et à induire la conformation fonctionnelle du récepteur. Pour certains de ces ligands, des réarrangements du LBD sont également observés. De plus, j’ai déterminé à basse résolution la structure du VDR entier avec son partenaire, le RXR et leur élément de réponse. Cette structure à basse résolution est la première d’un complexe de dimères de récepteurs nucléaires en complexe sur l’ADN. Elle a notamment mis en évidence la position relative des domaines de fixation de l’ADN par rapport aux LBD.

Nuclear receptors are ligand dependent transcription factors. The Vitamin D Receptor (VDR) has an effect on cellular proliferation and differentiation. In fact, VDR is a good candidate in the fight against cancer. However, its side effect on the calcic homeostasis limits its use. Indeed, the administration of vitamin D leads to the disorder of the calcic system and to the calcification of soft tissues. The design of new analogues has opened the door to specific actions of these ligands. Among the 3000 analogues that have been synthesized, some ligands display anti proliferative effect with a decreased calcification. During my thesis, I have contributed in the understanding of the ligand binding of atypical analogues into the LBP. I have solved the structure of the LBD of VDR in complex with the Gemini, a bulky analogue of vitamin D. This structure demonstrates the flexibility of the LBP, which is able to change its conformation in order to accommodate the Gemini ligand. Moreover, I have solved the first structures of the VDR in complex with non steroidal ligands. These structures explain how a ligand can mimic the vitamin D in the LBP and can induce the functional conformation of the LBD. For some structures, rearrangements are observed too. Moreover, I have solved the low resolution structure of the entire VDR in complex with its partner the RXR and their response element. This structure is the first low resolution structure of a dimer of nuclear receptors in complex with DNA. It has highlighted the relative position of DBD against LBD.