Molecular Mechanisms of Glucocorticoids Action: From Basic Research to Clinical Implications

Glucocorticoid hormones (GCs) have pleiotropic activities in the body playing important roles in metabolism and modulating/regulating the stress and immune responses. Upon stimuli that trigger immune or inflammatory responses there is a concomitant activation of the hypothalamus-pituitary-adrenal axis ultimately manifested by an increase in the synthesis and release of GCs to the systemic circulation. GCs play a pivotal role in the interface between theneuroendocrine and immune systems by modulating the final outcome of the immune response. The successful resolution of an immune response depends on the fine tune interplay between GCs and cytokines. The interaction between intracellular signals elicited by cytokines and the activated glucocorticoid receptor (GR) results in the induction or repression of gene transcription coordinating an effective immune response, and then its resolution avoiding excessive deleterious reactions. Herein, we described recent knowledge regarding basic research in the complex interaction between GCs and components of the immune system at cellular and molecular levels, as well as their clinical implications for health and disease. The benefits of therapeutic GCs controlling immune disorders as well as their misconduct are also discussed in terms of considering the benefits and adverse effects to control disease and inflammation.Fil: Liberman, Ana Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Castro, Carla Noemí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Antunica Noguerol, María de Las Nieves. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Barcala Tabarrozzi, Andrés Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Druker, Jimena Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Perone, Marcelo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Arzt, Eduardo Simon. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; Argentin

Molecular understanding of cytokine -steroid hormones dialogue: Implications for human disease

Highly sophisticated mechanisms confer upon the immune system the capacity to respond with a certain degree of autonomy. However, the final outcome of an adaptative immune response depends on the interaction with other systems of the organism. The immune– neuroendocrine systems have an intimate cross-communication, making possible a satisfactory response to environmental changes. Part of this interaction occurs through cytokines and steroid hormones. The last step of this crosstalk is at the molecular level. In this article we will focus on the physical and functional interrelationship between cytokine signaling pathway–activated transcription factors (TFs) and steroid receptors in different cell models, where the signals triggered by cytokines and steroid hormones have major roles: (1) the ligand-dependent-activated glucocorticoid receptor (GR) influence the genetic program that specifies lineage commitment in T helper (Th) cell differentiation. How posttranslational modifications of several TFs as well as nuclear hormone receptors could be implicated in the molecular crosstalk between the immune–neuroendocrine messengers is discussed. (2) glucocorticoid (GC) antagonism on the TCR-induced T cell apoptosis. (3) estrogen receptor/TGF- family proteins molecular interaction implicated on pituitary prolactinomas pathogenesis. The functional crosstalk at the molecular level between immune and steroids signals is essential to determine an integrative response to both mediators (which in the last instance results in a new gene activation/repression profile) and constitutes the ultimate integrative level of interaction between the immune and neuroendocrine systems.Fil: Druker, Jimena Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Liberman, Ana Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Acuña, Matías. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Giacomini, Damiana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Refojo, Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Silberstein Cuña, Susana Iris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Paez Pereda, Marcelo. Affectis Pharmaceuticals; Alemania. Max-Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Stalla, Günter K.. Max-Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Holsboer, Florian. Max-Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Arzt, Eduardo Simon. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentin

RSUME enhances Glucocorticoid Receptor SUMOylation and transcriptional activity

Glucocorticoid receptor (GR) activity is modulated by posttranslational modifications, including phosphorylation, ubiquitination, and SUMOylation. The GR has three SUMOylation sites: lysine 297 (K297) and K313 in the N-terminal domain (NTD) and K721 within the ligand-binding domain. SUMOylation of the NTD sites mediates the negative effect of the synergy control motifs of GR on promoters with closely spaced GR binding sites. There is scarce evidence on the role of SUMO conjugation to K721 and its impact on GR transcriptional activity. We have previously shown that RSUME (RWD-containing SUMOylation enhancer) increases protein SUMOylation.We nowdemonstrate that RSUME interacts with the GR and increases its SUMOylation. RSUME regulatesGRtranscriptional activity and the expression of its endogenous target genes, FKBP51 and S100P. RSUME uncovers a positive role for the third SUMOylation site, K721, on GR-mediated transcription, demonstrating thatGRSUMOylation acts positively in the presence of a SUMOylation enhancer. Both mutation of K721 and small interfering RNA-mediated RSUME knockdown diminish GRIP1 coactivator activity. RSUME, whose expression is induced under stress conditions, is a key factor in heat shock-inducedGRSUMOylation. These results show that inhibitory and stimulatorySUMOsites are present in theGRand at higher SUMOylation levels the stimulatory one becomes dominant.Fil: Druker, Jimena Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires; ArgentinaFil: Liberman, Ana Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires; ArgentinaFil: Antunica Noguerol, María de Las Nieves. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires; ArgentinaFil: Gerez, Juan Atilio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires; ArgentinaFil: Paez Pereda, Marcelo. Max Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Rein, Theo. Max Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Iñiguez Lluhi, Jorge A.. University of Michigan Medical School. Department of Pharmacology; Estados UnidosFil: Holsboer, Florian. Max Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Arzt, Eduardo Simon. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires; Argentin

The activity of the glucocorticoid receptor is regulated by SUMO conjugation to FKBP51

FK506-binding protein 51 (FKBP51) regulates the activity of the glucocorticoid receptor (GR), and is therefore a key mediator of the biological actions of glucocorticoids. However, the understanding of the molecular mechanisms that govern its activity remains limited. Here, we uncover a novel regulatory switch for GR activity by the post-translational modification of FKBP51 with small ubiquitin-like modifier (SUMO). The major SUMO-attachment site, lysine 422, is required for FKBP51-mediated inhibition of GR activity in hippocampal neuronal cells. Importantly, impairment of SUMO conjugation to FKBP51 impacts on GR-dependent neuronal signaling and differentiation. We demonstrate that SUMO conjugation to FKBP51 is enhanced by the E3 ligase PIAS4 and by environmental stresses such as heat shock, which impact on GR-dependent transcription. SUMO conjugation to FKBP51 regulates GR hormone-binding affinity and nuclear translocation by promoting FKBP51 interaction within the GR complex. SUMOylation-deficient FKBP51 fails to interact with Hsp90 and GR thus facilitating the recruitment of the closely related protein, FKBP52, which enhances GR transcriptional activity. Moreover, we show that the modification of FKBP51 with SUMO modulates its binding to Hsp90. Our data establish SUMO conjugation as a novel regulatory mechanism in the Hsp90 cochaperone activity of FKBP51 with a functional impact on GR signaling in a neuronal context.Fil: Antunica Noguerol, María de Las Nieves. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Budziñski, Maia Ludmila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Druker, Jimena Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Gassen, N.C.. Max Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Sokn, María Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Senin, Sergio Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Aprile García, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Holsboer, F. Max Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Rein, T. Max Planck Institute of Psychiatry; AlemaniaFil: Liberman, Ana Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Arzt, Eduardo Simon. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; Argentin