Reseptor Hormon Steroid

download Reseptor Hormon Steroid

of 17

  • date post

    12-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    51
  • download

    2

Embed Size (px)

description

h

Transcript of Reseptor Hormon Steroid

RESEPTOR HORMON STEROIDTelah diketahui dengan baik pada tiga dekade terakhir ini bahwa hormone steroid bertindak berdasarkan regulasi dari ekspresi gen. Hormon steroid (misalnya androgens, estrogens, glukokortikoid, mineralokortikoid, dan progesterone) merupakan melokul hidrofobik yang relative kecil dan masuk ke dalam sel target dengan proses difusi sederhana. Dalam sel target, hormone steroid ini bekerja diperantai oleh suatu protein reseptor nuclear yang spesifik, yang merupakan bagian dari superfamily dari faktor transkripsi ligan - modulated yang mengatur homeostasis, reproduksi, perkembangan, dan diferensiasi. Golongan ini termasuk reseptor untuk semua hormone steroid, hormone tiroid, semua trans dan 9-cis asam retinoid, 1,25-dihidroksi-vitamin D, ecdysone dan reseptor peroxisome proliferator-activated. Sebagai tambahan, peningkatan jumlah protein nuclear telah teridentifikasi dengan suatu struktur protein yang homolog terhadap reseptor nuclear, tetapi tanpa suatu ligand yang diketahui, Reseptor tersebut kemudian dikenal sebagai reseptor orphan dari subfamily faktor transkripsi yang penting dan yang berkerja baik tanpa ligand atau dengan ligand endogen yang belum diketahui. Protein reseptor memiliki kesetimbangan diasosiasi konstanta dengan magnitude 10-9-10-10 M dan sel target pada umumnya memiliki 10.000 molekul reseptor.Awal lokalisasi sitoplasmik hormone steroid di dalam sebuah sel target didasarkan pada observasi bahwa pada keadaan tidak adanya hormone di dalam jaringan target dari hewan yang telah mengalami pengangakatan adrenal, ovarium, dikebiri atau hewan yang belum dewasa, didapati bahwa resptor bisa diisolasi dari fraksi cytosol. Lokalisasi subseluler ini telah menghasilkan sebuah model two-step untuk cara kerja hormone steroid, tahap pertama berupa pengikatan hormone terhadap reseptor hormone dan tahap kedua berupa transformasi subsequent dari kompleks reseptor hormone menjadi bentuk DNA-binding dan translokasi simultan dari kompleks menuju nucleus. Sejak tersedianya antibodi spesifik bagi hormone steroid dan lebih banyak teknik fraksinasi subesluler yang menakjubkan, semakin jelas bahwa model two-step harus dievaluasi kembali karena kebanyakan reseptor steroid berada didalam nucleus dalam keadaan tidak adanya hormone dan mengalami perubahan bentuk menjadi bentuk ikatan nucleus yang ketat setelah mengikat hormone.Model cara kerja dari hormon steroid saat ini melibatkan mekanisme yang terdiri dari beberapa tahapan, seperti yang tampak pada Gambar 1. Setelah hormone steroid masuk ke dalam sel target, pengikatan terjadi terhadap reseptor yang merespon, diikuti dengan disosiasi heat shock protein di dalam sitoplasma, secara bersamaan diikuti oleh perubahan konformasional dari protein reseptor, yang menyebabkan transformasi dan translokasi terhadap nucleus. Mekanisme ini mencerminkan situasi bagi reseptor glukokortikoid. Reseptor estradiol dan vitamin D berada predominan di dalam nucleus pada saat tidak adanya hormone. Reseptor ini menjadi teraktivasi di dalam nucleus setelah terjadi pengikatan terhadap ligand mereka. Untuk reseptor androgen dan progesterone, sebuah mekanisme telah diajukan. Setelah terjadi pengikatan terhadap sekuens DNA spesifik di dalam nucleus, reseptor mengalami dimerisasi dengan molekul kedua dan seluruh homodimer menerima protein tambahan (misalnya koaktivator, faktor transkripsi general, RNA polymerase II), menyebabkan aktivasi spesifik dari transkripi di daerah tersendiri kromatin.

LATAR BELAKANGStruktur daerah fungsional reseptor hormone steroid

Setelah cloning pertama dari sebuah cDNA dari reseptor hormone steroid pada tahun 1985, telah diperoleh lebih banyak informasi mengenai struktur molekul dari reseptor hormone steroid. Analisis komparatif struktural dan fungsional dari nuclear reseptor hormone telah menunjukkan organisasi struktural yang umum pada keempat daerah fungsional yang berbeda: sebuah daerah dengan ujung NH2, daerah DNA-binding, sebuah hinge region, dan sebuah daerah ligand-binding (Gambar 2).Daerah dengan ujung N yang tidak terlindung berperan dalam regulasi cell type-specific transcriptional dan sangat bervariasi dalam ukuran (Gambar 2). Daerah ini juga sangat bersifat imunogenik.Daerah DNA-binding merupakan daerah yang sangat terlindungi diantara anggota dari reseptor superfamily. Daerah ini mengandung banyak asam amino dasar dan 9 residu cysteine yang terlindungi.

Gambar 1 Model cara kerja hormone steroid yang disederhanakan. Protein kunci adalah reseptor hormone steroid (R, warna hujau), yang mengikat heat shock protein (hsp 90, warna biru). Reseptor memasuki nucleus melalui sebuah nuclear localization signal intrinsik. Setelah pengikatan hormone steroid, baik yang bisa terjadi di sitoplasma atau di dalam nucleus, kompleks reseptor heteromerik-hsp90 mengalami diasosiasi dan reseptor kemudian berikatan sebagai dimer terhadap sekuens DNA yang spesifik. Pengikatan terhadap DNA di tempat yang spesifik mengakibatkan sintesis mRNA dan terjadilah sintesis protein, yang akhirnya menimbulkan respon dari RNA polymerase III, RNA polymerase II.

Informasi lebih detail telah diketahui pada struktur Kristal dari daerah DNA-binding dari kompleks reseptor glukokortikoid dengan DNA. Informasi struktural ini mungkin bisa bersifar repesentatif bagi golongan reseptor hormone steroid lainnya. Secara singkat, daerah DNA-binding ini memiliki struktur yang padat, bulat, dimana dua sub-struktural bisa dibedakan. Kedua sub-struktural mengandung satu pusat atom zinc, yang berinteraksi melalui ikatan koordinasi dengan empat residu cysteine (Gambar 3). Kedua kelompok zinc berbeda secara struktural dan fungsional dan dikode oleh dua exon yang berbeda. -heliks dari kebanyakan kelompok zinc dengan N-terminal berinteraksi langsung dengan nukleotida dari hormone response element dalam rantai utama DNA. Tiga residu asam amino pada N-terminus dari -heliks

Gambar 2 Sekuens homolog antara reseptor androgen (hAR), reseptor progesterone (hPR), reseptor glukokortikoid (hGR), reseptor mineralokortikoid (hMR) dan reseptor estrogen (hER). Bagian hinge (kotak terbuka) terletak diantara daerah DNA-binding (kotak biru) dan daerah ligand-binding (kotak hijau). Sekuens dan ukuran dari bagian hinge tidak terjaga diantara reseptor-reseptor hormone steroid. Daerah NH2-terminl (kotak abu-abu) sangat bervariasi dalam ukuran dan komposisi. Lokalisasi kromosomal dari gen-gen yang mengkode reseptor-reseptor hormone steroid manusia ini telah ditemukan.

Gambar 3 Motif sekuens dan fungsional dari daerah DNA-binding reseptor androgen (AR-DBD). Sekuens asam amino dari AR-DBD tampak dalam bentuk kode huruf tunggal. Daerah ini terdiri dari dua kelompok molekul zinc. Kelompok zinc pertama (N-terminal) mengandunag P-box (proximal box, warna merah) yang dimana dari tiga residu (lingkaran merah) menentukan spesifisitas pengenalan hormone receptor element (HRE). Kelompok zinc keduda mengandung D-box (distal box, warna hijau) yang menentukan lokasi residu asam amino dan terlibat dalam interaksi protein-protein dengan molekul reseptor kedua di dalam kompleks homodimer. Kelompok zinc kedua juga mengandung bagian pertama dari nuclear localization signal (NLS, garis biru).

bertanggung jawab terhadap pengenalan spesifik dari sekuens DNA dari elemen responsif (Gambar 3). Ketiga residu asam amino ini (Gly, Ser, Val) mirip pada reseptor androgen, progesterone, glukokortikoid dan mineralokortikoid dan berbeda dengan residu di posisi homolog pada reseptor estradiol. Hal ini tidak mengejutkan, oleh karena itu reseptor dari androgen, progesterone, glukokortikoid dan mineralokortikoid dapat mengenali elemen respon yang sama. Untuk respon spesifik hormon dan jaringan dari reseptor yang berbeda, tambahan determinan diperlukan. Penting dalam hal ini bahwa sekuens DNA mengapit hormone response element, interaksi reseptor dengan protein lainnya dan konsentrasi reseptor. Motif dari kelompok zink kedua seharusnya terlibat dalam interkasi protein-protein seperti dimerisasi reseptorDiantara daerah DNA-binding dan daerah ligand-binding,terletak sebuah hinge region, dimana daerah tersebut juga bervariasi dalam hal bentuk pada reseptor steroid yang berbeda (Gambar 2). Daerah hinge ini bisa dianggap sebagai penghubung yang fleksibel dantara daerah ligand-binding dan molekul reseptor sisanya. Daerah ini juga mengandung nuclear localization signal.Daerah hormone-binding merupakan daerah yang paling terlindungi kedua. Daerah ini dikode oleh sekitar 250 residu asam amino pada ujung C-terminal dari molekul (Gambar 2). Studi kristalografi dengan daerah ligand-binding dari 9-cis retinoid acid receptor alpha (RXR) dan semua trans retinoic acid receptor gamma (RAR) memberikan padangan yang baik tentang struktur tiga dimensi dari daerah ini pada reseptor nuclear. Keseluruhan struktur daerah ligand-binding terdiri dari 12 -heliks dan sebuah two-stranded anti-parallel -sheet yang kecil. Yang menarik adalah perbedaan struktur dari daerah ligand-binding dengan ada dan tidaknya suatu ligand. Reseptor yang memiliki ligand memiliki struktur yang lebih padat Wurtz dan rekannya mengusulkan sebuah mekanisme umum tentang aktivasi dari reseptor nuclear, dimana perubahan konformasional didalam daerah ligand-binding yang mengakibatkan kontak tertutup antara heliks 12 dan heliks 4, sehingga terjadi sebuah interaksi permukaan yang mengakibatkan pengikatan koaktivator terhadap daerah akitivasi ligand-dependent. Struktur tiga dimensi yang diajukan untuk daerah ligand-binding dari reseptor retinoid juga tepat bagi reseptor hormone steroid, seperti yang telah ditemukan untuk reseptor estradiol. Rongga ligand-binding pada reseptor estrogen terdiri dari beberapa heliks dan membentuk sebuah kantong hidrofobik yang seluruhnya dibatasi dari lingkungan eksternal. Menariknya, setelah pengikatan dari anti-estrogen raloxifene, lipatan daerah ligand-binding berbeda dari yang sudah berikatan dengan agonis estroge