Récepteur hormonal - Hormone receptor

Un récepteur hormonal est une molécule réceptrice qui se lie à une hormone spécifique . Les récepteurs hormonaux sont une large famille de protéines composée de récepteurs pour les hormones thyroïdiennes et stéroïdiennes, les rétinoïdes et la vitamine D, et une variété d'autres récepteurs pour divers ligands, tels que les acides gras et les prostaglandines. Il existe deux classes principales de récepteurs hormonaux. Les récepteurs des hormones peptidiques ont tendance à être des récepteurs de surface cellulaire intégrés dans la membrane plasmique des cellules et sont ainsi appelés récepteurs trans-membranaires . L' insuline en est un exemple . Les récepteurs des hormones stéroïdes se trouvent généralement dans le cytoplasme et sont appelés récepteurs intracellulaires ou nucléaires , tels que la testostérone. Lors de la liaison aux hormones, le récepteur peut initier plusieurs voies de signalisation, ce qui conduit finalement à des changements dans le comportement des cellules cibles.

L'hormonothérapie et les récepteurs hormonaux jouent un très grand rôle dans le traitement du cancer du sein (la thérapie ne se limite pas uniquement au cancer du sein). En influençant les hormones, la croissance des cellules peut être modifiée en même temps que sa fonction. Ces hormones peuvent empêcher le cancer de survivre dans le corps humain.

Liaison générale du ligand

La molécule signal se lie à son récepteur hormonal, induisant un changement de conformation du récepteur pour commencer une cascade de signalisation qui induit une réponse cellulaire.

Les protéines des récepteurs hormonaux se lient à une hormone à la suite d'une accumulation d'interactions faibles. En raison de la taille relativement grande des enzymes et des récepteurs, la grande surface spécifique fournit la base pour que ces interactions faibles se produisent. Cette liaison est en fait très spécifique du fait de la complémentarité de ces interactions entre résidus polaires, apolaires, chargés, neutres, hydrophiles ou hydrophobes. Lors de la liaison, le récepteur subit souvent un changement de conformation et peut se lier davantage, signalant des ligands pour activer une voie de signalisation. En raison de ces interactions hautement spécifiques et de forte affinité entre les hormones et leurs récepteurs, de très faibles concentrations d'hormones peuvent produire une réponse cellulaire significative. Les récepteurs peuvent avoir diverses structures différentes en fonction de la fonction de l'hormone et de la structure de son ligand. Par conséquent, la liaison de l'hormone à son récepteur est un processus complexe qui peut être médié par une liaison coopérative, des interactions réversibles et irréversibles et de multiples sites de liaison.

Les fonctions

Transmission du signal

La présence d'hormones ou de plusieurs hormones permet une réponse dans le récepteur, ce qui déclenche une cascade de signalisation. Le récepteur hormonal interagit avec différentes molécules pour induire une variété de changements, tels qu'une augmentation ou une diminution des sources de nutriments, la croissance et d'autres fonctions métaboliques. Ces voies de signalisation sont des mécanismes complexes médiés par des boucles de rétroaction où différents signaux activent et inhibent d'autres signaux. Si une voie de signalisation se termine par l'augmentation de la production d'un nutriment, ce nutriment est alors un signal renvoyé au récepteur qui agit comme un inhibiteur compétitif pour empêcher une production ultérieure. Les voies de signalisation régulent les cellules en activant ou en inactivant l'expression génique, le transport des métabolites et le contrôle de l'activité enzymatique pour gérer la croissance et les fonctions du métabolisme.

Intracellulaire (récepteurs nucléaires)

Les récepteurs intracellulaires et nucléaires sont un moyen direct pour la cellule de répondre aux changements et aux signaux internes. Les récepteurs intracellulaires sont activés par des ligands hydrophobes qui traversent la membrane cellulaire. Tous les récepteurs nucléaires ont une structure très similaire et sont décrits avec une activité transcriptionnelle intrinsèque. La transcription intrinsèque implique les trois domaines suivants: activation de la transcription, liaison à l'ADN et liaison au ligand. Ces domaines et ligands sont hydrophobes et sont capables de voyager à travers la membrane. Le mouvement des macromolécules et des molécules de ligand dans la cellule permet un système de transport complexe de transferts de signaux intracellulaires à travers différents environnements cellulaires jusqu'à ce que la réponse soit activée. Les récepteurs nucléaires sont une classe spéciale de récepteurs intracellulaires qui aident spécifiquement les besoins de la cellule à exprimer certains gènes. Les récepteurs nucléaires se lient souvent directement à l'ADN en ciblant des séquences d'ADN spécifiques afin d'exprimer ou de réprimer la transcription de gènes voisins.

Récepteurs trans-membranaires

L'environnement extracellulaire est capable d'induire des changements au sein de la cellule. Les hormones, ou d'autres signaux extracellulaires, sont capables d'induire des changements dans la cellule en se liant à des récepteurs liés à la membrane. Cette interaction permet au récepteur hormonal de produire des seconds messagers dans la cellule pour faciliter la réponse. Des seconds messagers peuvent également être envoyés pour interagir avec des récepteurs intracellulaires afin d'entrer dans le système complexe de transport de signaux qui modifie finalement la fonction cellulaire.

Les récepteurs membranaires couplés aux protéines G (GPCR) sont une classe majeure de récepteurs transmembranaires. Les caractéristiques des protéines G comprennent la liaison GDP / GTP, l'hydrolyse du GTP et l'échange de nucléotides de guanosine. Lorsqu'un ligand se lie à un GPCR, le récepteur change de conformation, ce qui fait interagir les boucles intracellulaires entre les différents domaines membranaires du récepteur avec les protéines G. Cette interaction provoque l'échange du PIB contre le GTP, ce qui déclenche des changements structurels au sein de la sous-unité alpha de la protéine G. Les changements interrompt l'interaction de la sous-unité alpha avec le complexe bêta-gamma et qui se traduit par une seule sous-unité alpha avec GTP lié et un dimère bêta-gamma. Le monomère GTP-alpha interagit avec une variété de cibles cellulaires. Le dimère bêta-gamma peut également stimuler les enzymes dans les cellules, par exemple l'adénylate cyclase, mais il n'a pas autant de cibles que le complexe GTP-alpha.

Aide à l'expression des gènes

Les récepteurs hormonaux peuvent se comporter comme des facteurs de transcription en interagissant directement avec l'ADN ou en interagissant avec les voies de signalisation. Ce processus est médiatisé par les corégulateurs. En l'absence de ligand, les molécules réceptrices se lient aux corépresseurs pour réprimer l'expression génique, en compactant la chromatine par l'histone désacétylatase. Lorsqu'un ligand est présent, les récepteurs nucléaires subissent un changement conformationnel pour recruter divers coactivateurs. Ces molécules agissent pour remodeler la chromatine. Les récepteurs hormonaux ont des motifs très spécifiques qui peuvent interagir avec des complexes de corégulateurs. C'est le mécanisme par lequel les récepteurs peuvent induire une régulation de l'expression génique en fonction à la fois de l'environnement extracellulaire et de la composition cellulaire immédiate. Les hormones stéroïdes et leur régulation par les récepteurs sont les interactions moléculaires les plus puissantes pour aider à l'expression des gènes.

Les problèmes de liaison aux récepteurs nucléaires résultant de pénuries de ligand ou de récepteurs peuvent avoir des effets drastiques sur la cellule. La dépendance au ligand est la partie la plus importante pour pouvoir réguler l'expression génique, de sorte que l'absence de ligand est drastique pour ce processus. Par exemple, une carence en œstrogènes est une cause d'ostéoporose et l'incapacité de subir une cascade de signalisation appropriée empêche la croissance et le renforcement osseux. Les carences dans les voies médiées par les récepteurs nucléaires jouent un rôle clé dans le développement de maladies, comme l'ostéoporose.

Classification

Récepteurs d'hormones solubles dans l'eau

Les hormones solubles dans l'eau comprennent les glycoprotéines , les catécholamines et les hormones peptidiques composées de polypeptides , par exemple l' hormone de stimulation de la thyroïde , l' hormone de stimulation des follicules , l'hormone lutéinisante et l' insuline . Ces molécules ne sont pas liposolubles et ne peuvent donc pas se diffuser à travers les membranes cellulaires. Par conséquent, les récepteurs des hormones peptidiques sont situés sur la membrane plasmique car ils se sont liés à une protéine réceptrice située sur la membrane plasmique.

Les hormones solubles dans l'eau proviennent d'acides aminés et sont localisées et stockées dans les cellules endocrines jusqu'à ce qu'elles soient réellement nécessaires.

Les deux principaux types de récepteurs hormonaux des récepteurs transmembranaires sont les récepteurs couplés aux protéines G et les récepteurs liés aux enzymes . Ces récepteurs fonctionnent généralement via des seconds messagers intracellulaires , notamment l' AMP cyclique (AMPc), le GMP cyclique (GMPc), l'inositol 1,4,5-trisphosphate ( IP3 ) et le système calcium (Ca ²⁺ ) - calmoduline .

Récepteurs des hormones liposolubles

Représentation de dessin animé du récepteur DBD de l'hormone humaine des œstrogènes. ADN = orange et bleu. DBD du récepteur des œstrogènes = blanc. Atomes de zinc = vert.

Les récepteurs des hormones stéroïdes et les récepteurs associés sont généralement des protéines solubles qui fonctionnent par activation génique. Les hormones liposolubles ciblent des séquences spécifiques d'ADN en se diffusant dans la cellule. Lorsqu'ils se sont diffusés dans la cellule, ils se lient aux récepteurs (intracellulaires) et migrent dans le noyau. Leurs éléments de réponse sont des séquences d'ADN (promoteurs) qui sont liées par le complexe du stéroïde lié à son récepteur. Les récepteurs eux-mêmes sont des protéines à doigts de zinc . Ces récepteurs comprennent ceux des glucocorticoïdes ( récepteurs des glucocorticoïdes ), des œstrogènes ( récepteurs des œstrogènes ), des androgènes ( récepteurs des androgènes ), de l' hormone thyroïdienne (T3) ( récepteurs de l'hormone thyroïdienne ), du calcitriol (la forme active de la vitamine D ) ( récepteurs du calcitriol ) et du rétinoïdes ( vitamine A ) ( récepteurs des rétinoïdes ). Les interactions récepteur-protéine induisent l'absorption et la destruction de leurs hormones respectives afin de réguler leur concentration dans l'organisme. Ceci est particulièrement important pour les hormones stéroïdes, car de nombreux systèmes corporels sont entièrement dépendants des stéroïdes.

Liste des récepteurs hormonaux

Pour certaines de ces classes, dans toute espèce donnée (comme, par exemple, les humains), il existe une seule molécule codée par un seul gène; dans d'autres cas, il y a plusieurs molécules dans la classe.

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