Mécanismes d'activation et d'inactivation du récepteur minéralocorticoïde : approches structurale et fonctionnelle

Activation and inactivation mechanisms of the mineralocorticoid receptor : Structural and functional approaches

• Auteur / Autrice : Jessica Huyet
• Direction : Marie-Edith Rafestin-Oblin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure, fonction et ingéniérie des protéines
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines recombinantes

Mutagenèse dirigée

Cristallographie aux rayons X

Hypertension artérielle

Ligands

antagonistes et inhibiteurs

Récepteurs des minéralocorticoïdes

Résumé

L'aldostérone exerce ses effets en se liant au récepteur minéralocorticoïde (MR), un facteur de transcription appartenant à la superfamille des récepteurs nucléaires. L'objectif de cette thèse était de caractériser, au niveau moléculaire, le mode de liaison de ligands au MR humain et au MR portant la mutation activatrice S810L, responsable d'une hypertension artérielle. Dans ce but, les domaines de liaison de l'hormone (LBD) du MRwt et du MRS810L complexé à la déoxycorticostérone, un agoniste du MRwr et du MRS810L, ont été exprimés, purifiés et cristallisés et leurs structures cristallographiques ont été résolues. Nous avons également résolu la structure du LBD du MRS810L complexé à la progestérone et à la spironolactone, deux antagonistes du MRwrqui activent le MRS810L. Ces structures ont permis de montrer que le LBD du MR adopte le repliement tridimensionnel caractéristique des récepteurs nucléaires, de caractériser la position de l'extrémité C-terminale dans la conformation active et de caractériser le mode de liaison des ligands dans le MRwt et le MRS810L. Des études de mutagenèse dirigée ont permis d'identifier les contacts responsables de la stabilisation du MRwt et du MRS810Ldans leur conformation active et ceux impliqués dans l'affinité des ligands. Elles nous ont permis également de suggérer que le mécanisme d'ouverture et de fermeture de la cavité de liaison du MR met en jeu un déplacement discret de l'hélice H12, sans modifier l'ancrage de l'extrémité C-terminale. En conclusion, ces études ont permis de mieux comprendre les mécanismes d'activation et d'inactivation du MR permettant ainsi de concevoir de nouveaux antagonistes puissants et sélectifs du MR.

Aldosterone exerts its effects by binding to the mineralocorticoid receptor (MR), a transcription factor belonging to the nuclear receptor superfamily. The aim of this work was to characterize at the molecular level the binding mode of ligands to the human MR and the MR harboring the activating mutation S810L, responsible for arterial hypertension. In this aim, the ligand-binding domain (LBD) of MRwr and MRS810L bound to deoxycorticostérone, an agonist of both MRwt and MRS810L, have been expressed, purified and crystallized, and their crystal structures solved. We also determined the structure of the LBD of MRS810L bound to progesterone and spironolactone, two MRwt antagonists which activate the MRS810L. These structures have allowed showing that the LBD of MR adopts the canonical structure of nuclear receptors LBD, characterizing the position of the C-terminal extension of MR in its active state, and characterizing the binding mode of ligands within MRwt and MRS810L- Structure-guided mutagenesis studies allowed identifying the contacts responsible for the stabilization of MRwt and MRS810L in their active conformation and those involve in the affinity of ligands for the receptor. We also suggested that the mechanism by which the ligand enters the ligand-binding cavity involves a slight displacement of the helix H12, without modifying the anchoring of the C-terminal extension. As a conclusion, these studies allowed improving our understanding of the MR activation and inactivation mechanisms for designing potent and selective MR antagonists.