Specific hydroxylations determine selective corticosteroid recognition by human glucocorticoid and mineralocorticoid receptors

AbstractThe ligand binding domains of the human mineralocorticoid receptor (hMR) and glucocorticoid receptor (hGR) display a high sequence homology. Aldosterone and cortisol, the major mineralocorticoid and glucocorticoid hormones, are very closely related, leading to the cross-binding of these hormones to both receptors. The present study reports on the mechanism by which hMR and hGR are activated preferentially by their cognate hormones. We found that the ability of corticosteroids to stimulate the receptor’s transactivation function is depending on the stability of the steroid-receptor complexes. In the light of a hMR structural model we propose that contacts through the corticosteroid C21 hydroxyl group are sufficient to stabilize hMR but not hGR and that additional contacts through the C11- and C17-hydroxyl groups are required for hGR

Nestorone® as a Novel Progestin for Nonoral Contraception:Structure-Activity Relationships and Brain Metabolism Studies

Nestorone® (NES) is a highly potent non-androgenic progestin being developed for contraception. NES is a synthetic progestin that may possess neuroprotective and myelin regenerative potential as an added health benefits. In receptor transactivation experiments, NES displayed greater potency than progesterone to transactivate the human progesterone receptor (hPR). This was confirmed by docking experiments which revealed that NES adopts the same docking position within the PR ligand-binding domain (LBD) as progesterone and forms additional stabilizing contacts between 17α-acetoxy and 16-methylene groups and PR LBD supporting its higher potency than progesterone. The analogue 13-ethyl NES also establishes similar contacts as NES with Met909, leading to comparable potency as NES. In contrast, NES is not stabilized within the human androgen receptor (hAR)-LBD leading to negligible AR transactivation. Since progesterone acts in the brain by both PR-binding and indirectly via the metabolite allopregnanolone binding to GABA_A receptor (GABA_A_R), we investigated if NES is metabolized to 3α, 5α-tetrahydronestorone (3α, 5α-THNES) in the brain and if this metabolite could interact with GABA_A_R. In female mice, low concentrations of reduced NES metabolites were identified by Gas Chromatography-Mass Spectrometry in both plasma and brain. However, electrophysiological studies showed that 3α, 5α-THNES exhibited only limited activity to enhance GABAAR-evoked responses with WSS-1 cells and did not modulate synaptic GABA_A_Rs of mouse cortical neurons. Thus the inability of reduced metabolite of NES (3α, 5α-THNES) to activate GABA_A_R suggests that the neuroprotective and myelin regenerative effects of NES are mediated via PR binding and not via its interaction with the GABA_A_R

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

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ANALYSE DES RELATIONS STRUCTURE-FONCTION DU RECEPTEUR HUMAIN DES MINERALOCORTICOIDES

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Etude des mécanismes d'activation et d'inactivation du récepteur de la progestérone

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Les hormones corticostéroïdes : mécanismes impliqués dans la reconnaissance de l’aldostérone par le récepteur aux minéralocorticoïdes

L’aldostérone et le cortisol, principales hormones minéralocorticoïdes et glucocorticoïdes chez l’Homme, ont des structures très proches. Les deux hormones se lient au récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) avec la même affinité, néanmoins le RM est activé préférentiellement par l’aldostérone, ce qui suggère que l’interaction de ces deux hormones avec le RM met en jeu des liaisons en partie distinctes. La construction d’un modèle tridimensionnel du domaine de liaison à l’hormone du RM humain, à partir de données cristallographiques du récepteur à l’acide rétinoïque associé à son ligand, a permis l’identification de plusieurs résidus du RM impliqués dans l’interaction avec l’aldostérone et le cortisol. Les résidus Gin 776 et Arg 817 font des liaisons hydrogène avec la fonction cétone en C3 du stéroïde et le résidu Asn 770 avec l’hydroxyle en C21. L’analyse de l’activité du récepteur sauvage ou muté en réponse à des stéroïdes hydroxylés en différentes positions du squelette stéroïdien ont permis d’arriver aux conclusions suivantes : I) l’interaction entre le résidu Asn 770 du RM et la fonction hydroxyle en C21 des corticostéroïdes est déterminante pour stabiliser le RM dans sa conformation active; 2) la présence d’un l’hémiacétal en 11-18 de l’aldostérone renforce la stabilité de la conformation active du RM, alors que les hydroxylés en 11β et en 17α du cortisol diminue sa stabilité. Ces résultats sont discutés à la lumière d’un modèle d’activation du RM