Modelación molecular de cinco flavonoides como antagonistas del receptor de hidrocarburos de arilo. Potencialidades para la salud y producción animal
Resumen
Antecedentes: El receptor de arilo de hidrocarburos (AHR) juega un papel importante en el desarrollo de la glándula mamaria, se relaciona con el factor de crecimiento transformante β1 (TGF-β1) que regula diversos procesos celulares, por lo que su sobreexpresión puede provocar procesos patológicos en los animales y afectar su salud y producción. Materiales y Métodos: Se investigaron las moléculas de flavonoides 3-Metilluteolina, Kaempferol, Resveratrol, Miricetina y Quercetina. Para el modelado se utilizaron las estructuras de AHR:ARNT obtenidas del programa Swiss Model, para el acoplamiento el programa MOE 2019.01., y para la determinación de interacciones proteína-proteína (IPP) y mutaciones de alanina, los servidores Cocomaps (bioCOmplexes Contact MAPS) y Robetta y Rosetta Backrub, respectivamente. Resultados: Los flavonoides estudiados se unen a interfaces de contacto a nivel de los dominios bHLH, PAS-A y las interfaces bHLH/PAS-A y PAS-A/PAS-B de la AHR y pueden exhibir un comportamiento antagónico debido a las interacciones a nivel de las superficies de contacto para bloquear o modular las interacciones proteína-proteína entre AHR y ARNT. Conclusiones: Los cinco flavonoides pueden interactuar a nivel de diferentes interfaces superficiales del AHR para modular la formación del heterodímero funcional, actuando como agentes antagonistas. El orden de probabilidad de estas acciones es mayor con 3-Metilluteolina, Kaempferol, Resveratrol y menor con Miricetina y Quercetina. La suplementación del pienso con follaje rico en estos flavonoides podría mejorar la salud y la producción animal.
Palabras clave: Nutrición animal, Receptor de Hidrocarburos de Arilo, Flavonoides, Reproducción, Factores de Transcripción. (Fuente: DeCS)
Descargas
Citas
Ashida, H., Fukuda, I., Yamashita, T., & Kanazawa, K. (2000). Flavones and flavonols at dietary levels inhibit a transformation of aryl hydrocarbon receptor induced by dioxin. FEBS Letters, 476(3), 213-217. DOI:10.1016/s0014-5793(00)01730-0
Bungsu, I., Kifli, N., Ahmad, S. R., Ghani, H., & Cunningham, A. C. (2021). Herbal Plants: the Role of AhR in Mediating Immunomodulation. Frontiers in Immunology, 2491.
Coelho, N. R., Pimpão, A. B., Correia, M. J., Rodrigues, T. C., Monteiro, E. C., Morello, J., & Pereira, S. A. (2022). Pharmacological blockage of the AHR-CYP1A1 axis: a call for in vivo evidence. Journal of Molecular Medicine, 100(2), 215-243. DOI: 10.1007/s00109-021-02163-2
Collado García, O. G., Álvarez Gil, M. D. J., & Martínez Sáez, S. J. (2022). Agonistas del receptor de hidrocarburos de arilo como contaminantes en alimentos para la producción animal. Revista de Producción Animal, 34(1), 1-15. https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/rpa/article/view/e4044
Collado García, O. G., Rodríguez Torrens, H. D. L. C., & Barreto Argilagos, G. (2022). Papel de las interacciones entre el receptor de hidrocarburos de arilo y la microbiota en la salud de las crías y precebas porcinas. Revista de Producción Animal, 34(1), 87-102. https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/rpa/article/view/e4156
Cruz Carrillo, A., & Lizarazo Cely, C. S. (2016). Efectos de la inclusión de dietas ricas en flavonoides en la calidad de la leche bovina. Revista de Medicina Veterinaria, 1(31), 137-150. DOI: https://doi.org/10.19052/mv.3716
De Juan, A., & Segura, E. (2021). Modulation of immune responses by nutritional ligands of aryl hydrocarbon receptor. Frontiers in Immunology, 1948. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.645168
Desmet, N. M., Dhusia, K., Qi, W., Doseff, A. I., Bhattacharya, S., & Gilad, A. A. (2021). Bioengineering of genetically encoded gene promoter repressed by the flavonoid apigenin for constructing intracellular sensor for molecular events. Biosensors, 11(5), 137. https://doi.org/10.3390/bios11050137
Dolciami, D., Ballarotto, M., Gargaro, M., López-Cara, L. C., Fallarino, F., & Macchiarulo, A. (2020). Targeting Aryl hydrocarbon receptor for next-generation immunotherapies: Selective modulators (SAhRMs) versus rapidly metabolized ligands (RMAhRLs). European Journal of Medicinal Chemistry, 185, 111842. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.111842
Gasaly, N., Riveros, K., & Gotteland, M. (2020). Fitoquímicos: una nueva clase de prebióticos. Revista chilena de nutrición, 47(2), 317-327. http://dx.doi.org/10.4067/S0717-75182020000200317
Han, H., Safe, S., Jayaraman, A., & Chapkin, R. S. (2021). Diet–Host–Microbiota Interactions Shape Aryl Hydrocarbon Receptor Ligand Production to Modulate Intestinal Homeostasis. Annual review of nutrition, 41, 455. https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-043020-090050
Hernandez-Ochoa, I., Karman, B.N., & Flaws, J.A. (2009). The role of the aryl hydrocarbon receptor in the female reproductive system. Biochem Pharmacol 77, 547–559. DOI: 10.1146/annurev-nutr-043020-090050
Jablonska, O., & Ciereszko, R. E. (2013). The expression of aryl hydrocarbon receptor in porcine ovarian cells. Reproduction in Domestic Animals, 48(5), 710-716. https://doi.org/10.1111/rda.12145
Jin, U. H., Park, H., Li, X., Davidson, L. A., Allred, C., Patil, B., ... & Safe, S. (2018). Structure-dependent modulation of aryl hydrocarbon receptor-mediated activities by flavonoids. Toxicological Sciences, 164(1), 205-217. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfy075
Kortemme, T., & Baker, D. (2002). A simple physical model for binding energy hot spots in protein–protein complexes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(22), 14116-14121. https://doi.org/10.1073/pnas.202485799
Kortemme, T., Kim, D. E., & Baker, D. (2004). Computational alanine scanning of protein-protein interfaces. Science's STKE, 2004(219), pl2-pl2. DOI: 10.1126/stke.2192004pl2
Larigot, L., Juricek, L., Dairou, J., & Coumoul, X. (2018). AhR signaling pathways and regulatory functions. Biochimie open, 7, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.biopen.2018.05.001
Maury, G., Méndez Rodríguez, D., Hendrix, S., Escalona Arranz, J. C., Fung Boix, Y., Pacheco, A. O., ... & Cuypers, A. (2020). Antioxidants in plants: A valorization potential emphasizing the need for the conservation of plant biodiversity in Cuba. Antioxidants, 9(11), 1048. DOI:10.3390/antiox9111048
Miret, N. V. (2018). Acción de disruptores endocrinos en cáncer de mama. Rol del factor de crecimiento transformante-ß 1 y del receptor de hidrocarburos aromáticos (Doctoral dissertation, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6288_Miret.pdf
Modoux, M., Rolhion, N., Mani, S., & Sokol, H. (2021). Tryptophan metabolism as a pharmacological target. Trends in Pharmacological Sciences, 42(1), 60-73. https://doi.org/10.1016/j.tips.2020.11.006
Monsivais, D., Matzuk, M. M., & Pangas, S. A. (2017). The TGF-β family in the reproductive tract. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 9(10), a022251. DOI: 10.1101/cshperspect.a022251
Park, H., Jin, U. H., Orr, A. A., Echegaray, S. P., Davidson, L. A., Allred, C. D., ... & Safe, S. (2019). Isoflavones as Ah Receptor Agonists in Colon-Derived Cell Lines: Structure–Activity Relationships. Chemical research in toxicology, 32(11), 2353-2364. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.9b00352
Pérez-Báez, J., Silva, T. V., Risco, C. A., Chebel, R. C., Cunha, F., De Vries, A., ... & Galvão, K. N. (2021). The economic cost of metritis in dairy herds. Journal of Dairy Science, 104(3), 3158-3168. https://doi.org/10.3168/jds.2020-19125
Pocar, P., Berrini, A., Di Giancamillo, A., Fischer, B., & Borromeo, V. (2020). Regulation of the aryl hydrocarbon receptor activity in bovine cumulus-oocyte complexes during in vitro maturation: The role of EGFR and post-EGFR ERK1/2 signaling cascade. Theriogenology, 156, 59-69. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2020.06.037
Puerto, M. A., Shepley, E., Cue, R. I., Warner, D., Dubuc, J., & Vasseur, E. (2021). The hidden cost of disease: I. Impact of the first incidence of mastitis on production and economic indicators of primiparous dairy cows. Journal of Dairy Science, 104(7), 7932-7943. https://doi.org/10.3168/jds.2020-19584
Ray, S. K., & Mukherjee, S. (2021). Evolving interplay between dietary polyphenols and gut microbiota—An emerging importance in healthcare. Frontiers in Nutrition, 8, 634944. DOI: 10.3389/fnut.2021.634944
Rhind, S. M. (2008). Endocrine Disruptors and Other Food‐contaminating Environmental Pollutants as Risk Factors in Animal Reproduction. Reproduction in Domestic Animals, 43, 15-22. https://doi.org/10.1111/j.1439-0531.2008.01138.x
Schulte, K. W., Green, E., Wilz, A., Platten, M., & Daumke, O. (2017). Structural basis for aryl hydrocarbon receptor-mediated gene activation. Structure, 25(7), 1025-1033. https://doi.org/10.1016/j.str.2017.05.008
Vangone, A., Spinelli, R., Scarano, V., Cavallo, L., & Oliva, R. (2011). COCOMAPS: a web application to analyze and visualize contacts at the interface of biomolecular complexes. Bioinformatics, 27(20), 2915-2916. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr484
Wheeler, M. A., Rothhammer, V., & Quintana, F. J. (2017). Control of immune-mediated pathology via the aryl hydrocarbon receptor. Journal of Biological Chemistry, 292(30), 12383-12389. DOI:https://doi.org/10.1074/jbc.R116.767723
Wright, E. J., De Castro, K. P., Joshi, A. D., & Elferink, C. J. (2017). Canonical and non-canonical aryl hydrocarbon receptor signaling pathways. Current Opinion in Toxicology, 2, 87-92. https://doi.org/10.1016/j.cotox.2017.01.001
Xing, Y., Nukaya, M., Satyshur, K. A., Jiang, L., Stanevich, V., Korkmaz, E. N., ... & Bradfield, C. A. (2012). Identification of the Ah-receptor structural determinants for ligand preferences. Toxicological Sciences, 129(1), 86-97. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfs194
Yordi, E. G., Pérez, E. M., Matos, M. J., & Villares, E. U. (2012). Antioxidant and pro-oxidant effects of polyphenolic compounds and structure-activity relationship evidence. Nutrition, well-being and health, 2, 23-48. https://library.um.edu.mo/ebooks/b28355507.pdf#page=33
Zapata-Campos, C. C., & Mellado-Bosque, M. Á. (2021). La cabra: selección y hábitos de consumo de plantas nativas en agostadero árido. CienciaUAT, 15(2), 169-185. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v15i2.1409
Zhang, S., Qin, C., & Safe, S. H. (2003). Flavonoids as aryl hydrocarbon receptor agonists/antagonists: effects of structure and cell context. Environmental health perspectives, 111(16), 1877-1882. https://doi.org/10.1289/ehp.6322
Zhang, X., Gan, M., Li, J., Li, H., Su, M., Tan, D., ... & Chen, G. (2020). Endogenous indole pyruvate pathway for tryptophan metabolism mediated by IL4I1. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(39), 10678-10684. DOI: 10.1021/acs.jafc.0c03735
Zhao, Y., Lin, J., Talukder, M., Zhu, S. Y., Li, M. Z., Wang, H. R., & Li, J. L. (2020). Aryl hydrocarbon receptor as a target for lycopene preventing DEHP-induced spermatogenic disorders. Journal of agricultural and food chemistry, 68(15), 4355-4366. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b07795
Derechos de autor 2022 Revista de Producción Animal
Esta obra está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0.
Los autores de los artículos publicados en RPA retienen los derechos de autor de su trabajo, de marca y patente, y también sobre cualquier proceso o procedimiento descrito en el artículo, así como a compartir, copiar, distribuir, ejecutar y comunicar públicamente el artículo publicado en la RPA o cualquier parte de aquel siempre que indiquen la fuente de publicación (autores del trabajo, revista, volumen, número y fecha), pero están de acuerdo en que la revista publique los trabajos bajo una licencia Creative Commons.
Licencia Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
