Thyroid hormone response element half-site organization and its effect on thyroid hormone mediated transcription

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dc.contributor.author

Paquette, Martin A.

Atlas, Ella

Wade, Mike G.

Yauk, Carole L.

dc.date.accessioned

2024-04-29T14:17:31Z

dc.date.available

2024-04-29T14:17:31Z

dc.date.issued

2014-06-27

dc.description - en

Growth and development of the body, particularly the brain and sensory organs, is dependent on the action of thyroid hormone (TH). Interference with TH production or action, whether by chemical toxicity or dietary deficiency, can impair these processes causing long-term deficiencies in intelligence, among other adverse health outcomes. However, the effects of TH within cells are mediated by a complex series of biological events that are not completely understood. Developing a better understanding of these variables is required to interpret the effects of TH disruption and will help in the development of rapid tests to identify environmental chemicals that disrupt TH action, which is the long-term goal of this research. In this study, the complex molecular biology underlying TH interactions was investigated in cultured cells. It was found that there are fundamental differences between various DNA sequences that direct how genes respond to TH, which will need to be considered in developing chemical toxicity screening tools. These data are being used by Health Canada to develop a novel set of tests that can be used to evaluate the ability of environmental chemicals to interfere with TH action.

dc.description.abstract - en

Thyroid hormone (TH) exerts its effects by binding to the thyroid hormone receptor (TR), which binds to TH response elements (TREs) to regulate target gene expression. We investigated the relative ability of liganded homodimers TR and retinoid X receptor (RXR), and the heterodimer TR/RXR, to regulate gene expression for the TRE half-site organizations: direct repeat 4 (DR4), inverted repeat 0 (IR0) and everted repeat 6 (ER6). Luciferase reporter assays using a DR4 TRE suggest that both the TR homodimer and TR/RXR heterodimer regulate luciferase expression in the presence of their respective ligands. However, in the presence of the IR0 TRE, transfection with TR/RXR and RXR alone increased luciferase activity and there was no effect of TR alone. The presence of 9-cis-retinoic acid was necessary for luciferase expression, whereas TH treatment alone was insufficient. For the ER6 TRE, transfection with TR/RXR, TR alone and RXR alone (in the presence of their respective ligands) all caused a significant increase in luciferase activity. When both ligands were present, transfection with both TR/RXR caused more activation. Finally, we investigated the efficacy of the TR-antagonist 1-850 in inhibiting transcription by TR or TR/RXR at DR4 and ER6 TREs. We found that 1-850 did not suppress luciferase activation in the presence of TR/RXR for the ER6 TRE, suggesting conformational changes of the ligand binding domain of the TR when bound to different TRE half-site organizations. Collectively, the findings indicate that there are fundamental differences between TRE configurations that affect nuclear receptor interactions with the response element and ability to bind ligands and antagonists.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

L'hormone thyroïdienne (TH) exerce ses effets en se liant au récepteur de l'hormone thyroïdienne (TR), qui se lie aux éléments de réponse TH (TRE) pour réguler l'expression des gènes cibles. Nous avons étudié la capacité relative des homodimères ligaturés TR et du récepteur du rétinoïde X (RXR), ainsi que de l'hétérodimère TR/RXR, à réguler l'expression des gènes pour les organisations demi-site TRE : répétition directe 4 (DR4), répétition inversée 0 (IR0) et répétition inversée 6 (ER6). Les tests rapporteurs de luciférase utilisant un DR4 TRE suggèrent que l'homodimère TR et l'hétérodimère TR/RXR régulent l'expression de la luciférase en présence de leurs ligands respectifs. Cependant, en présence de IR0 TRE, la transfection avec TR/RXR et RXR seuls a augmenté l'activité de la luciférase et il n'y a eu aucun effet du TR seul. La présence d'acide 9-cis-rétinoïque était nécessaire à l'expression de la luciférase, alors que le traitement TH seul était insuffisant. Pour le ER6 TRE, la transfection avec TR/RXR, TR seul et RXR seul (en présence de leurs ligands respectifs) a toutes provoqué une augmentation significative de l'activité luciférase. Lorsque les deux ligands étaient présents, la transfection avec les deux TR/RXR provoquait davantage d’activation. Enfin, nous avons étudié l’efficacité de l’antagoniste TR 1-850 pour inhiber la transcription par TR ou TR/RXR au niveau des TRE DR4 et ER6. Nous avons constaté que 1-850 ne supprimait pas l'activation de la luciférase en présence de TR/RXR pour le TRE ER6, suggérant des changements conformationnels du domaine de liaison du ligand du TR lorsqu'il était lié à différentes organisations de demi-site TRE. Collectivement, les résultats indiquent qu'il existe des différences fondamentales entre les configurations TRE qui affectent les interactions des récepteurs nucléaires avec l'élément de réponse et la capacité à se lier aux ligands et aux antagonistes.

dc.description.fosrctranslation - fr

La croissance et le développement du corps, en particulier du cerveau et des organes sensoriels, dépendent de l'action de l'hormone thyroïdienne (TH). L'interférence avec la production ou l'action des TH, que ce soit par une toxicité chimique ou une carence alimentaire, peut altérer ces processus, provoquant des déficits d'intelligence à long terme, entre autres effets néfastes sur la santé. Cependant, les effets des TH dans les cellules sont médiés par une série complexe d’événements biologiques qui ne sont pas complètement compris. Une meilleure compréhension de ces variables est nécessaire pour interpréter les effets de la perturbation des TH et contribuera au développement de tests rapides permettant d'identifier les produits chimiques environnementaux qui perturbent l'action des TH, ce qui est l'objectif à long terme de cette recherche. Dans cette étude, la biologie moléculaire complexe sous-jacente aux interactions TH a été étudiée dans des cellules en culture. Il a été constaté qu'il existe des différences fondamentales entre les diverses séquences d'ADN qui déterminent la façon dont les gènes répondent aux TH, ce qui devra être pris en compte lors de l'élaboration d'outils de dépistage de la toxicité chimique. Ces données sont utilisées par Santé Canada pour développer un nouvel ensemble de tests pouvant être utilisés pour évaluer la capacité des produits chimiques environnementaux à interférer avec l'action des TH.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0101155

dc.identifier.uri

https://science-ouverte.canada.ca/handle/123456789/2377

dc.language.iso

en

dc.publisher

Public Library of Science

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.title - en

Thyroid hormone response element half-site organization and its effect on thyroid hormone mediated transcription

dc.type - en

Article

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