RECETTORI PER MEDIATORI ENDOGENI

• Recettori intracellulari: • traducono il segnale portato da ormoni o

mediatori lipofili e interagiscono con tratti del genoma, modificando l’espressione genica e quindi la composizione proteica della cellula

• Recettori di membrana: • traducono il segnale portato da mediatori

idrofili e generano modificazioni biofisiche o biochimiche o II messaggeri

RECETTORI INTRACELLULARI

Ormoni steroidei, tiroidei e alcune vitamine, lipofili, superano membrana plasmatica e agiscono attraverso Recettori intracellulari, perciò esercitano effetti direttamente, senza trasduzione segnale

Tutti i R intracellulari hanno un’organizzazione molecolare simile, sono costituiti da:una catena polipeptidica, con terminale carbossilico che lega l’ormone, una parte centrale di riconoscimento di sequenze specifiche di DNA e un terminale aminico per la specificità d’azione

In assenza di ligando l’R è inattivo in citoplasma o nucleo per legame a HSP. Legame agonista dissocia HSP da R che può dimerizzare, trasferirsi in nucleo e associarsi ad elementi responsivi del DNA e regolare la trascrizione genica

Esempio di recettore intracellulare Il R del progesterone è associato a 3 hsp ed è inattivo. Quando si lega l’ormone il R cambia conformazione, si dissocia da hsp, dimerizza e trasloca in nucleo, dove interagisce con specifiche sequenze DNA (elementi di risposta a progesterone o PRE) e attiva la trascrizione genica

I farmaci per le disfunzioni endocrine possono agire su diverse fasi del processo dell’azione ormonale:

1. Sulla sintesi, immagazzinamento e secrezione dell’ormone

2. Sulla sintesi della proteina recettore

3. Sulla funzionalità del recettore (agonisti ed antagonisti diretti)

RECETTORI DI MEMBRANAMolte famiglie, ciascuna composta da numerosi membri

Stimolazione di un tipo di recettore rispetto ad un altro comporta velocità di trasduzione del segnale variabili: rapida se è recettore-canale, lenta se è recettore accoppiato a proteina G

Quasi tutti i neurotrasmettitori possono attivare sia recettori-canale che recettori accoppiati a proteine G e indurre in cellule bersaglio risposte rapide o lente

ACh = risposta veloce R nicotinici, lenta R muscariniciGABA = risposta veloce in GABAa, lenta in GABAbGlutammato = risposta veloce in ionotropi, lenta in metabotropici5HT = risposta veloce in 5-HT3, lenta in 5-HT1,2,4,5ATP = risposta veloce in P2x, lenta in P2y

Famiglie dei recettori di membranaA: r. canale ionicoB: r. accoppiato a proteine GC: r. per la matrice extracellulare (integrine)D: r. per le citochineE: r. con attività protein-chinasica intrinsecaF: r. con attività guanilato-ciclasica intrinseca

RECETTORI-CANALEComplessi macroproteici transmembrana che formano un

canale ionico, la cui probabilità di apertura è stimolata da legame con neurotrasmettitori o agonisti

Apertura del canale produce l’entrata veloce e consistente di ioni con rapidi cambiamenti di concentrazioni ioniche intracellulari e di potenziale elettrico transmembranaEs.: recettori nicotinici, GABAA, per glicina, ionotropi per glutammato, 5-HT3,..

I farmaci attivi su questi recettori possono avere come bersaglio il sito di legame per l’agonista naturale o legarsi a siti allosterici

La regolazione allosterica è la regolazione di un enzima o di una proteina mediata da una molecola detta effettore, che svolge tale funzione legandosi presso il sito allosterico, che può coincidere o no con il sito attivo

I R-canale sono presenti in tutti i tipi cellulari ma soprattutto nelle cellule nervose

Sono proteine oligomeriche transmembrana formate da 3, 4 e 5 subunità e si dividono in 4 famiglie:

Secondo la carica ionica che passa si può avere depolarizzazione o iperpolarizzazione e mediare eventi eccitatori e inibitori

Struttura di un recettore-canale nicotinico

Composto da 5 subunità che formano un pentamero e delimitano un canale ionico permeabile ai cationi. I tratti M2 delle subunità formano le pareti del canale. I 3 anelli carichi selezionano la specie ionica che passa attraverso il canale

Apertura dell’R nicotinico. 2 molecole di ACh si legano alla subunità si modifica la conformazione del R, con apertura del canale (PM 300 kDa, diametro 2 nm, sporgenza 6,5 nm)

I recettore-canale hanno scarsa capacità di selezionare la specie ionica permeante. Di conseguenza se entra il Na+ può entrare anche il K+ o il Ca++ e talvolta anche uscire il K+.

La stimolazione del canale è priva di effetti se la cellula è già depolarizzata

La stimolazione continua del recettore lo porta ad uno stato non conduttivo in cui non risponde più all’agonista (desensibilizzazione)

RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE GLa famiglia più numerosa di recettori e il bersaglio della

maggior parte di farmaci usati in terapia. Questi recettori traducono messaggio attivando una proteina G (lega il GTP e possiede attività GTPasica intrinseca)

Quando il recettore è attivato subisce una modificazione conformazionale e attiva una specifica proteina G che incorpora 1 molecola di GTP nel citoplasma; legame con il GTP provoca la dissociazione delle 3 subunità e l’attivazione della subunità , che idrolizza GTP a GDP per l’attività GTPasica intrinseca.

La subunità modula attività di effettori enzimatici (adenilato ciclasi, fosfolipasi) e di canali ionici. Si ha sintesi di II messaggeri che possono attivare molecole enzimatiche a cascata

Durata degli effetti può essere dell’ordine di minuti

Cascata amplificante innescata da interazione fra neurotrasmettitore e R accoppiato a proteina G

Interazione NT + R attivaproteine G che attivano effettori enzimatici, che sintetizzano o liberano II messaggeri (cAMP, IP3) che attivano protein-chinasi.

Fosforilazione substrati specifici innesca reazione cellulare che porta a risposta biologica. Si amplifica segnale generato da interazione NT-R

R accoppiato a proteine G

Unico filamento proteico attraversa 7 volte membrana plasmatica

Sito legame per proteina G formato da III ansa intracellulare e da

gruppo carbossiterminale

Fotoni, neurotrasmettitori si legano a territori transmembrana

Peptidi si legano susuperficie extracellulare

Ormoni glicoproteici,glutammato e trombina

silegano a porzione

aminoterminale

Ciclo delle proteine G

Il legame di agonista a R stimola formazione di R+proteina G trimerica legata a GDP

Si ha scambio GDP-GTP e proteina si dissocia in subunità +GTP e , che si legano a effettori, modulandone attività.

L’ idrolizza GTP a GDP per attività GTPasica, si dissocia da effettore e si lega a

CONTROLLO DELLA LOCALIZZAZIONE DEI RECETTORI SULLA MEMBRANA PLASMATICA

Un fattore cruciale nella funzionalità della sinapsi ed in genere delle cellule polarizzate è la precisa localizzazione dei R e delle molecole importanti per la trasduzione del segnale

Per esempio il R nicotinico muscolare è altamente denso all’apice della piega della membrana plasmatica, di fronte all’uscita del neurotrasmettitore alle vescicole

Quindi i R sono ancorati ad altre proteine che fungono da zattera, a loro volta ancorate alle proteine del citoscheletro

MODULAZIONE DELLE RISPOSTE DEL R. 1° livello: mediatore. Circuiti neuronali e sistemi di feedback controllano la sintesi ed il rilascio di modulatori e sistemi enzimatici degradativi o di recupero eliminano il trasmettitore2° livello: interazione mediatore-recettore. L’attività del R è controllata dalla Kd perché è attivo solo quando è legato al mediatore. I R a risposta rapida hanno bassa affinità per i ligandi naturali (Kd = 10-3-10-5 M) e l’attività è legata a cicli di occupazione e rilascio del mediatore. I R a risposta lenta hanno tempi di occupazione più lunghi e Kd più bassa. I farmaci possono modificare la Kd.3° livello: trasduzione del segnale. Desensitizzazione = riduzione della capacità di trasdurre il segnale. Up- e down-regulation = variazione del numero di R.4° livello: spegnimento del segnale. Esso è controllato dalla concentrazione del II messaggero o dalla concentrazione ionica o dal potenziale transmembrana