Inizialmente si pensava che le azioni degli estrogeni, e principalmente del 17β- estradiolo, fossero mediate da un singolo recettore estrogenico, in seguito denominato recettore estrogenico α (ERα, ESR1), identificato per la prima volta nel 1960 (Jensen and DeSombre, 1973; Jensen and Jacobson, 1962).
E’ al 1996 che risale l’identificazione del secondo recettore per gli estrogeni strutturalmente omologo (Kuiper et al., 1996), oggi noto come recettore estrogenico β (ERβ, ESR2).
Sebbene alcune delle prime attività cellulari e tissutali descritte dagli estrogeni comprendessero la produzione di cAMP (Szego e Davis, 1967) e l’assorbimento di calcio (Pietras and Szego, 1975), molte delle funzioni fisiologiche dei recettori estrogenici sono state successivamente chiarite in quanto entrambi sono membri della famiglia dei recettori ormonali nucleari e, in generale, sono riconosciuti per la loro funzione di fattori di trascrizione regolati da ligando (Edwards, 2005; Carroll and Brown, 2006; Schultz-Norton et al., 2011).
Così come altri steroidi, è stato dimostrato che gli estrogeni mediano risposte cellulari rapide che includono la produzione di cAMP, la mobilitazione di calcio intracellulare e l’attivazione di più chinasi, come le chinasi regolate dal segnale extracellulare (ERK) e la fosfoinositide 3-chinasi (PI3K), così come canali ionici e l’ossido nitrico sintasi endoteliale (eNOS).
Nel 2000 è stato scoperto e caratterizzato un terzo recettore estrogenico (Filardo et al, 2000; Revankar et al., 2005; Thomas et al., 2005), ovvero GPR30/GPER, appartenente alla famiglia di recettori accoppiati a proteina G (GPCR), a 7 domini transmembrana, che mediano classicamente risposte rapide come l’attivazione della chinasi, la mobilitazione di ioni e secondi messaggeri (Prossnitz 2008, 2012; Prossnitz and Barton, 2009, 2011, 2014; Prossnitz and Maggiolini, 2009b; Filardo and Thomas, 2012; Han et al., 2013; Srivastava and Evans, 2013; Lappano et al., 2014; Barton and Prossnitz, 2015).
Nelle cellule che esprimono sia ERα che GPER esiste, certamente, la possibilità di una segnalazione inter/co-dipendente (Albanito et al., 2007).
Dati esistenti, infatti, non precludono la possibilità che il legame del 17β-estradiolo ad un ER extranucleare che associa GPER sia bloccato da un antagonista legandosi a GPER nelle cellule che coesprimono entrambi i recettori.
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Oltre ai ligandi fisiologici endogeni (estrone, estradiolo, estriolo), piante e funghi producono una vasta gamma di xenoestrogeni naturali (fitoestrogeni e micoestrogeni) che possono mimare le azioni degli estrogeni (Ososki and Kennelly, 2003; Lorand et al., 2010).
Considerato il loro ruolo sotto l’aspetto medico, le aziende farmaceutiche hanno sintetizzato vaste collezioni di composti, alcuni dei quali rientrano nella categoria di agonisti/antagonisti misti tessuto-dipendenti conosciuti come modulatori selettivi dei recettori degli estrogeni (SERMs) e antagonisti totali noti come downregolatori selettivi dei recettori estrogenici (SERDs) sulla base della loro attività in seno, utero, e ossa.
I recettori estrogenici classici (ERα e ERβ), sono costituiti da domini strutturalmente e funzionalmente distinti, altamente conservati durante l’evoluzione. Tra questi, il più conservato è il dominio centrale di legame del DNA (DBD), implicato nel riconoscimento e nel legame del DNA, presenta specificità per la sequenza nucleotidica AGGTCA e contiene una regione di dimerizzazione recettoriale zinc fingers dipendente (Heldring et al., 2007).
E’ presente un dominio di legame del ligando all’estremità carbossi-terminale e regioni aggiuntive sono coinvolte nell’attivazione trascrizionale, ossia il dominio di transattivazione AF-1 ammino-terminale, costitutivamente attivo e indipendente dal ligando, contenente diversi siti di fosforilazione e il dominio carbossi-terminale AF- 2 ligando-dipendente (LBD), che effettua interazioni con Hsps (heat shock proteins), presenta una regione di dimerizzazione ricca in leucina e media l’ampia gamma di risposte funzionali a diversi ligandi (agonisti, SERM, SERDs, etc.).
A seconda del contesto cellulare e del promotore, AF-1 e AF-2 possono agire indipendentemente o sinergicamente nella regolazione dell’espressione genica (Heldring et al., 2007).
Mentre i domini di legame del ligando e di legame del DNA sono conservati all'interno della famiglia, i domini di attivazione sono altamente variabili e conferiscono specificità d’azione.
Infine, un dominio cerniera tra il LBD e il DBD fornisce flessibilità alle proteine. In aggiunta all’intera lunghezza della proteina di 66-kDa, sono state descritte varianti di splicing (Taylor et al., 2010), con conseguenti proteine di 46 kDa, risultanti da un troncamento amino-terminale a causa di un introne alternato localizzato nel sito di inizio (Kim and Bender, 2009) e 36 kDa, generate dallo stesso sito di inizio
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dell’ER46 ma con un troncamento aggiuntivo all’estremità carbossilica (Lin et al., 2013; Chaudhri et al., 2014).
Rimuovendo il dominio amino terminale di attivazione della trascrizione, queste proteine hanno dimostrato di agire come inibitori della trascrizione effettuata dall’ERα e di mediare un meccanismo di segnalazione rapida (Wang et al., 2006). Sono state identificate anche molteplici varianti di splicing dell’ERβ, ad oggi poco caratterizzate (Heldring et al., 2007).
Tali isoforme recettoriali, codificate da geni differenti, mostrano piccole differenze di sequenza a livello dei domini di legame del ligando, con una tasca idrofobica di dimensioni più ridotte nell’ERβ piuttosto che nell’ERα.
Presentano, inoltre, un’elevata omologia di sequenza (97%) nella zona che lega il DNA (fig.5) ma strutture distinte nel sito di interazione con i ligandi (59% di omologia).
Figura 5: Comparazione di struttura e omologia tra i recettori estrogenici classici (Cui et al., 2013).
Secondo la definizione dei recettori estrogenici classici, nello stato non attivato sono localizzati prevalentemente (95%) nel nucleo e la frazione restante nel citoplasma (Hager et al., 2000). L’attivazione mediata dal ligando, in genere, si traduce nella dimerizzazione recettoriale successiva alla dissociazione del monomero dai chaperoni (Hsp90) e alla traslocazione dei recettori citosolici al nucleo. Della frazione citosolica dell’ ERα e delle sue varianti di splicing, una parte è localizzata sulla membrana plasmatica, in particolare nelle caveolae, dove in seguito al legame dell’agonista, il recettore media la segnalazione rapida attraverso vie come PI3K/Akt e eNOS (Chambliss et a.l, 2010; Banerjee et al., 2014). La localizzazione di membrana si ritiene avvenga attraverso la palmitoilazione (La Rosa et al., 2012) e la fosforilazione (Mintz et al., 2008), nonché attraverso la recente caratterizzazione di un dominio transmembrana nella variante di splicing dell’ER46 Variante (Kim et al., 2011), che influenzano l’affinità e la specificità del ligando (Lin et al., 2013).
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A livello tissutale sono localizzati nel SCV nei cardiomiociti, nei macrofagi, nelle cellule endoteliali e muscolari lisce di ratto e umane.