RAC3, a steroid/nuclear receptor-associated coactivator that is related to SRC-1 and TIF2

Steroids, thyroid hormones, vitamin D3, and retinoids are lipophilic small molecules that regulate diverse biological effects such as cell differentiation, development, and homeostasis. The actions of these hormones are mediated by steroid/nuclear receptors which function as ligand-dependent transcriptional regulators. Transcriptional activation by ligand-bound receptors is a complex process requiring dissociation and recruitment of several additional cofactors. We report here the cloning and characterization of receptor-associated coactivator 3 (RAC3), a human transcriptional coactivator for steroid/nuclear receptors. RAC3 interacts with several liganded receptors through a mechanism which requires their respective ligand-dependent activation domains. RAC3 can activate transcription when tethered to a heterologous DNA-binding domain. Overexpression of RAC3 enhances the ligand-dependent transcriptional activation by the receptors in mammalian cells. Sequence analysis reveals that RAC3 is related to steroid receptor coactivator 1 (SRC-1) and transcriptional intermediate factor 2 (TIF2), two of the most potent coactivators for steroid/nuclear receptors. Thus, RAC3 is a member of a growing coactivator network that should be useful as a tool for understanding hormone action and as a target for developing new therapeutic agents that can block hormone-dependent neoplasia.

A functional Rev-erb alpha responsive element located in the human Rev-erb alpha promoter mediates a repressing activity.

Rev-erb alpha belongs to the nuclear receptor superfamily, which contains receptors for steroids, thyroid hormones, retinoic acid, and vitamin D, as well as "orphan" receptors. No ligand has been found for Rev-erb alpha to date, making it one of these orphan receptors. Similar to some other orphan receptors, Rev-erb alpha has been shown to bind DNA as a monomer on a specific sequence called a Rev-erb alpah responsive element (RevRE), but its transcriptional activity remains unclear. In this paper, we characterize a functional RevRE located in the human Rev-erb alpha promoter itself. We also present evidence that (i) Rev-erb alpha mediates transcriptional repression of its own promoter in vitro, (ii) this repressing effect strictly depends on the binding of Rev-erb alpha to its responsive element and is transferable to a heterologous promoter; and (iii) Rev-erb alpha binds to this responsive sequence as a homodimer.

Patologia tiroideia e infertilidade feminina

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Quantificação de iodo em alimentos consumidos em Portugal: resultados preliminares

O iodo é um oligoelemento indispensável para a síntese das hormonas da tiroide. A alimentação é a maior fonte natural de iodo. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi a determinação de iodo em alimentos como consumidos e representativos da dieta portuguesa. A metodologia escolhida para a quantificação deste nutriente foi a espectrometria de massa acoplada ao plasma indutivo (ICP-MS). Analisaram-se seis grupos de alimentos: peixes, mariscos e bivalves, leite e derivados, vegetais, fruta e refeições compostas. Os grupos do pescado (peixe, marisco e bivalves) foram os que apresentaram concentrações de iodo mais elevados, com um valor médio de 114 μg/100g. Os laticínios são também uma fonte importante para suprir o aporte diário de iodo (150 μg/dia) apresentado valores médios de 22 μg/100g. Os resultados permitem concluir que em Portugal uma alimentação rica em pescado e lacticínios supre a dose diária recomendada de iodo para um adulto saudável.

Postoperative Treatment in a Patient After Hemithyroidectomy: the Therapeutic Challenges of a Hidden Thyrotropinoma

Objectives: We report the unusual case of a patient with a thyrotropinoma, discovered after a hemithyroidectomy for a suspicious thyroid nodule, and its therapeutic challenges. Materials and methods: In a patient who underwent hemithyroidectomy for cold thyroid nodule, hyperthyroid symptoms persisted, despite stopping levothyroxine treatment. Further investigation was carried out through the following laboratory tests: thyroid-stimulating hormone (TSH) test; free thyroxine (fT4) test; and the thyrotropin releasing hormone (TRH) test. A pituitary magnetic resonance imaging (MRI) scan and genetic analysis was also carried out. The test results confirmed the diagnosis of a thyrotropinoma. Results: Treatment with long-acting somatostatin analogues normalised thyroid hormones and symptoms of hyperthyroidism. Conclusion: The diagnostic approach to the thyroid nodule should include a detailed clinical and biochemical examination. Initial biochemical evaluation by TSH alone does not allow detecting inappropriate TSH secretion that may increase the risk of thyroid malignancy. In case of a thyrotropinoma, the ideal treatment consists of combined care of central and peripheral thyroid disease.

Assessment of iodine intake and related cognitive function impairments in elementary schoolchildren from Terceira Island, Azores (Portugal)

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, 28 de Junho de 2016, Universidade dos Açores.

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

The transcriptome of metamorphosing flatfish

Background Flatfish metamorphosis denotes the extraordinary transformation of a symmetric pelagic larva into an asymmetric benthic juvenile. Metamorphosis in vertebrates is driven by thyroid hormones (THs), but how they orchestrate the cellular, morphological and functional modifications associated with maturation to juvenile/adult states in flatfish is an enigma. Since THs act via thyroid receptors that are ligand activated transcription factors, we hypothesized that the maturation of tissues during metamorphosis should be preceded by significant modifications in the transcriptome. Targeting the unique metamorphosis of flatfish and taking advantage of the large size of Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) larvae, we determined the molecular basis of TH action using RNA sequencing. Results De novo assembly of sequences for larval head, skin and gastrointestinal tract (GI-tract) yielded 90,676, 65,530 and 38,426 contigs, respectively. More than 57 % of the assembled sequences were successfully annotated using a multi-step Blast approach. A unique set of biological processes and candidate genes were identified specifically associated with changes in morphology and function of the head, skin and GI-tract. Transcriptome dynamics during metamorphosis were mapped with SOLiD sequencing of whole larvae and revealed greater than 8,000 differentially expressed (DE) genes significantly (p < 0.05) up- or down-regulated in comparison with the juvenile stage. Candidate transcripts quantified by SOLiD and qPCR analysis were significantly (r = 0.843; p < 0.05) correlated. The majority (98 %) of DE genes during metamorphosis were not TH-responsive. TH-responsive transcripts clustered into 6 groups based on their expression pattern during metamorphosis and the majority of the 145 DE TH-responsive genes were down-regulated. Conclusions A transcriptome resource has been generated for metamorphosing Atlantic halibut and over 8,000 DE transcripts per stage were identified. Unique sets of biological processes and candidate genes were associated with changes in the head, skin and GI-tract during metamorphosis. A small proportion of DE transcripts were TH-responsive, suggesting that they trigger gene networks, signalling cascades and transcription factors, leading to the overt changes in tissue occurring during metamorphosis.

Effects of Short-term Hyper- and Hypoprolactinaemia on Hormones of the Pituitary, Gonad and -Thyroid Axis and on Semen Quality in Male Beagles

Effects of a short-term hyper- and hypoprolactinaemia on serum concentrations of LH, testosterone and semen quality in six male Beagles were investigated. Blood samples were collected at 3-day intervals for 12 weeks. The time span was divided into five 3-week periods: pre-treatment, metoclopramide (MCP) treatment (0.2 mg/kg orally three times daily), cabergoline (CAB) treatment (5 mu g/kg orally once daily), post-treatment 1 and post-treatment 2. In the latter, only semen characteristics were evaluated. Semen parameters were analyzed once per week during the whole 15-week investigation time. At the end of each period, the effects of a single intravenous injection of thyrotropin-releasing hormone (TRH; 10 mu g/kg) on the secretion of prolactin (PRL), LH, testosterone, thyroid-stimulating hormone and thyroxine (T4) were investigated. Pre-treatment serum PRL concentration increased under MCP (p < 0.05), followed by a decrease under CAB administration (p < 0.05). Luteinizing hormone and testosterone concentrations were not affected. Except for straight-line sperm velocity, semen quality did not differ between collection periods. A single iv TRH injection induced a significant PRL increase at 20 min in all experimental periods except during CAB treatment. Luteinizing hormone and testosterone did not show clear TRH-related changes. Basic T4 levels were significantly reduced after CAB treatment ( p < 0.05). The results of the present study demonstrate that MCP-induced short-term hyperprolactinaemia in male beagles does not seriously affect the hypothalamo-pituitary axis and semen quality.

Differential Action of Glycoprotein Hormones: Significance in Cancer Progression

Growth of multicellular organisms depends on maintenance of proper balance between proliferation and differentiation. Any disturbance in this balance in animal cells can lead to cancer. Experimental evidence is provided to conclude with special reference to the action of follicle-stimulating hormone (FSH) on Sertoli cells, and luteinizing hormone (LH) on Leydig cells that these hormones exert a differential action on their target cells, i.e., stimulate proliferation when the cells are in an undifferentiated state which is the situation with cancer cells and promote only functional parameters when the cell are fully differentiated. Hormones and growth factors play a key role in cell proliferation, differentiation, and apoptosis. There is a growing body of evidence that various tumors express some hormones at high levels as well as their cognate receptors indicating the possibility of a role in progression of cancer. Hormones such as LH, FSH, and thyroid-stimulating hormone have been reported to stimulate cell proliferation and act as tumor promoter in a variety of hormone-dependent cancers including gonads, lung, thyroid, uterus, breast, prostate, etc. This review summarizes evidence to conclude that these hormones are produced by some cancer tissues to promote their own growth. Also an attempt is made to explain the significance of the differential action of hormones in progression of cancer with special reference to prostate cancer.

Environmental signals: Synthetic humic substances act as xeno-estrogen and affect the thyroid system of Xenopus laevis

According to outdated paradigms humic substances (HS) are considered to be refractory or inert that do not directly interact with aquatic organisms. However, they are taken up and induce biotransformation activities and may act as hormone-like substances. In the present study, we tested whether HS can interfere with endocrine regulation in the amphibian Xenopus laevis. In order to exclude contamination with phyto-hormones, which may occur in environmental isolates, the artificial HS 1500 was applied. The in vivo results showed that HS 1500 causes significant estrogenic effects on X. laevis during its larval development and results of semi-quantitative RT-PCR revealed a marked increase of the estrogenic biomarker estrogen receptor mRNA (ER-mRNA). Furthermore, preliminary RT-PCR results showed that the thyroid-stimulating hormone (TSH beta-mRNA) is enhanced after exposure to HS1500, indicating a weak adverse effect on T3/T4 availability. Hence, HS may have estrogenic and anti-thyroidal effects on aquatic animals, and therefore may influence the structure of aquatic communities and they may be considered environmental signaling chemicals. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The importance of hormone receptor analysis in osteosarcoma cells growth submitted to treatment with estrogen in association with thyroid hormone

Bone tumor incidence in women peaks at age 50-60, coinciding with the menopause. That estrogen (E2) and triiodothyronine (T3) interact in bone metabolism has been well established. However, few data on the action of these hormones are available. Our purpose was to determine the role of E2 and T3 in the expression of bone activity markers, namely alkaline phosphatase (AP) and receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL). Two osteosarcoma cell lines: MG-63 (which has both estrogen (ER) and thyroid hormone (TR) receptors) and SaOs-29 (ER receptors only) were treated with infraphysiological E2 associated with T3 at infraphysiological, physiological, and supraphysiological concentrations. Real-time RT-PCR was used for expression analysis. Our results show that, in MG-63 cells, infraphysiological E2 associated with supraphysiological T3 increases AP expression and decreases RANKL expression, while infraphysiological E2 associated with either physiological or supraphysiological T3 decreases both AP and RANKL expression. On the other hand, in SaOs-2 cells, the same hormone combinations had no significant effect on the markers` expression. Thus, the analysis of hormone receptors was shown to be crucial for the assessment of tumor potential growth in the face of hormonal changes. Special care should be provided to patients with T3 and E2 hormone receptors that may increase tumor growth. Copyright (C) 2007 John Wiley & Sons, Ltd.

Influence of estradiol and triiodothyronine on breast cancer cell lines proliferation and expression of estrogen and thyroid hormone receptors

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)