Impact of Gene Cloning, Disruption and Over-Expression of Iodothyronine Deiodinases on Thyroid Hormone Homeostasis

Abstract

A tiroxina (T4) é o principal produto de secreção da tiróide, um pró-hormônio que deve ser obrigatoriamente ativado a T3 para que possa iniciar a ação do hormônio tiroideano. Esta reação de desiodação ocorre no anel fenólico da molécula de T4 e é catalisada por duas enzimas contendo selenocisteína, i.e. D1 e D2. Em contrapartida a esta via ativadora, tanto T4 quanto T3 são irreversivelmente inativados por desiodação do anel tirosil, uma reação catalisada pela D3, a terceira enzima constituinte do grupo das selenodesiodases. Devido à sua pronunciada plasticidade fisiológica, a D2 é considerada a principal desiodase produtora de T3 em seres humanos. Recentemente, as observações feitas no camundongo com deficiência da D1, C3H, foram expandidas com a criação dos camundongos D2 knockout ou com super-expressão cardíaca do gene da D2. Os resultados obtidos indicam que as selenoenzimas constituem um sistema fisiológico que contribui com a homeostase do hormônio tiroideano durante adaptação a mudanças no suprimento alimentar de iodo, exposição ao frio, em pacientes com disfunção tiroideana e talvez durante jejum e doença sistêmica. ABSTRACT Thyroxine (T4) is the main product of thyroid secretion, a pro-hormone that must be activated by deiodination to T3 in order to initiate thyroid hormone action. This deiodination reaction occurs in the phenolic-ring (outer-ring deiodination, ORD) of the T4 molecule and is catalyzed by two selenocysteine-containing deiodinases, i.e. D1 and D2. As a counter point to the activation pathway, both T4 and T3 can be irreversibly inactivated by deiodination of the thyrosyl-ring (inner-ring deiodination, IRD), a reaction catalyzed by D3, the third member of the selenodeiodinase group. Due to its substantial physiological plasticity, D2 is considered the critical T3-producing deiodinase in humans. Recently, the observations made in the D1-deficient C3H mouse mice were expanded by the development of mice with generalized targeted disruption or cardiacspecific over-expression of the D2 gene. The results obtained indicate that the selenodeiodinases constitute a physiological system contributing with the thyroid hormone homeostasis during adaptation to changes in iodine supply, cold exposure, in patients with thyroid dysfunction and perhaps during starvation and illness.