Receptor juvenilního hormonu

Juvenilní hormon (JH) je terpenoid, malá lipofilní molekula zásadního významu pro vývoj a rozmnožování hmyzu. JH byl pojmenován podle schopnosti blokovat metamorfózu larev v dospělce: teprve když larvy dorostou potřebného stupně vývoje, zástava tvorby JH metamorfózu dovolí. Larvy ošetřené JH nedospívají, a tudíž látky s aktivitou JH slouží jako účinné insekticidy. Molekulární podstata působení JH zůstávala dlouhá desetiletí záhadou, jelikož se nedařilo nalézt receptor tohoto hormonu. V r. 1986 izoloval T.G. Wilson mutantní kmen mouchy Drosophila, nazvaný Methoprene-tolerant (Met) podle odolnosti vůči insekticidu na bázi JH. Gen Met kóduje transkripční faktor rodiny bHLH-PAS, do níž patří receptor toxické zplodiny dioxinu, ale žádný z receptorů známých hormonů. V roce 2007 přinesla naše laboratoř průlomový důkaz, že JH inhibuje metamorfózu brouka Tribolium právě prostřednictvím genu Met, jehož ztráta má na larvy stejný dopad jako ztráta JH – předčasnou metamorfózu. V práci uveřejněné na konci roku 2011 časopisem PNAS jsme přinesli nezvratné důkazy pro receptorovou funkci proteinu Met. Vytvořili jsme počítačový model struktury JH-vazebné domény Met a podle něj připravili sadu bodových mutací tak, abychom JH stericky vytěsnili. Testováním mutantních verzí proteinu Met in vitro jsme prokázali účast specifických aminokyselin na vysoko-afinitní vazbě k JH. Pomocí mutant neschopných vázat JH jsme dokázali, že nedávno popsané interakce Met s partnerskými proteiny závisí na schopnosti Met vázat JH nebo metopren. Met tedy funguje podobně jako některé jaderné receptory, např. kyseliny retinové nebo hormonu štítné žlázy, avšak patří do zcela jiné rodiny proteinů a je tudíž prototypem hormonálního receptoru nové třídy. Naše výsledky řeší dlouho nezodpovězenou otázku mechanismu působení juvenilního hormonu a jeho insekticidních analogů.

Charles, J.P., Iwema, T., Epa, V.C., Takaki, K., Rynes, J. and Jindra, M.: Ligand-binding properties of a juvenile hormone receptor, Methoprene-tolerant. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 21128-21133 (2011)