Introduzione alla classificazione,
localizzazione e funzione dei
RECETTORI
RECETTORE
Macromolecola a struttura prevalentemente proteica* cui si legano in
modo specifico mediatori, neurotrasmettitori, ormoni o farmaci per
generare una risposta cellulare
* Alcuni antibiotici e antimitotici legano gli acidi nucleici (DNA e RNA)
RECETTORE
Macromolecola a struttura prevalentemente proteica cui si legano in
modo specifico mediatori, neurotrasmettitori, ormoni o farmaci per
generare una risposta cellulare
Recettori di membrana
- mediatori idrofilici (neurotrasm.,
fattori di crescita, citochine, etc.)
- trasducono il segnale generando
modificazioni biofisiche o
attraverso la formazione di secondi
messaggeri
Recettori intracellulari
- mediatori lipofilici (ormoni
steroidei e tiroidei, acido retinoico,
vit. A e D, etc.)
- interagiscono con tratti specifici
del genoma e inducono
modificazioni dell’espressione
genica di alcune proteine
ECCEZIONI:
1) Estrogeni ed ormoni tiroidei possono interagire con rec. di membrana
2) Alcuni rec di membrana (a TyrK, GPCR, per citochine) possono attivare fattori di trascrizione
RECETTORI INTRACELLULARI
Proteine citosolubili capaci di legare il DNA e di regolare la trascrizione di geni specifici
LOCALIZZAZIONE:
- nucleare (veicolati nel nucleo dopo la sintesi nel RE)
- citoplasmatica (rec x mineral- e glucocorticoidi, progesterone e androgeni attraversano
la membrana nucleare solo se legati al proprio ligando)
CARATTERISTICHE STRUTTURALI:
- Singola catena polipeptidica → 3 territori:
C-term: 12 α eliche (H1-H12) Sito di legame x l’ormone (cavità idrofobica delimitata
da H3, H5 e H6)
Regione centrale: ca.70aa, dominio maggiormente conservato, ricco di Cys che stabilizzano
l’associazione con il DNA, legame con sequenze specifiche di DNA
N-term: Sequenza poco conservata essenziale x la specificità d’azione a livello di
“transattivazione” (interazione e attivazione di fattori di trascrizione)
RECETTORI DI MEMBRANA
Nove superfamiglie recettoriali:
A) Recettori-canale
B) Recettori accoppiati alle prot. G
C) Recettori con attività tirosin chinasica intrinseca
D) Recettori ad attività guanilato ciclasica intrinseca
E) Recettori per l’adesione e il movimento cellulare
F) Recettori per le citochine
G) Recettori per il Tumor Necrosis Factor (TNF)
H) Recettori “Toll like”
I) Recettori per le lipoproteine
Ach, nic,
GABA, Glu
Ach,
GABA
, Glu
Selectine
Integrine
Cit
ILs
GFs
Pept.
natr.
atriale
Tyr-K
(AC, PLC)
cGMP
RECETTORI-CANALE
Complessi macroproteici transmembranari che formano un canale ionico la cui probabilità
di apertura è stimolata dal legame con il neurotrasmettitore o con farmaci agonisti
modifica del potenziale elettrico transmembranario
Esempi: nAChR, GABAA, Gly, i-Glu, 5-HT3, P2x
CARATTERISTICHE STRUTTURALI:
- 3-5-subunità che delimitano un canale idrofilico
- Ogni subunità è formata da almeno 4 catene polipeptidiche transm. (M1-M4)
- Il canale è delimitato dalle regioni M2
- La selettività ionica è determinata dalla carica degli aa all’interno del canale
- Grossa porzione extracellulare a forma di imbuto: vi si concentrano gli ioni + siti
di legame e allosterici
- Parte citoplasmatica: siti di fosforilazione e ancoraggio al citoscheletro
NB: TRP (Transient Receptor Potential channels) sono canali cationici la cui apertura è
controllata da ligandi intracellulari (Ca2+, IP2, DAG, AEA). Struttura a 6TM ~ K+-Ch
IL RECETTORE NICOTINICO MUSCOLARE
RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE G
Trasducono il segnale generato dal legame con il mediatore attivando
una proteina G
PROTEINE G: molecole proteiche eterotrimeriche (),
legano il GTP ()
e possiedono attività GTPasica ()
L’attivazione del recettore porta alla produzione di diverse molecole di 2°
messaggeri attivazione di numerose molecole enzimatiche amplificazione del
segnale lunga durata dell’effetto
CARATTERISTICHE STRUTTURALI:
-Unica catena polipeptidica a 7 zone transmembranarie (T1-T7)
-La zona citoplasmatica fra T5 e T6 riconosce le proteine G specifiche
-Il sito di legame per il neurotrasmettitore si trova nelle porzioni transmembranarie
o extracellulari della sequenza amminoacidica
DAG
PKC
RECETTORI CON ATTIVITA’ TIROSIN CHINASICA
Fosforilano substrati proteici in corrispondenza di residui tirosinici
Esempi: recettori per fattori di crescita (IGF-1, NGF, EGF, FGF, etc) e
per diverse citochine
CARATTERISTICHE STRUTTURALI:
-Unica catena polipeptidica che attraversa una sola volta la membrana
(eccezioni: Insulin-R: tetramero, HGF-R: dimero)
-Interazione con il ligando a livello della porzione extracellulare
-Dominio catalitico intracellulare
-Coda C-terminale (ca. 250aa): lega i trasduttori intracellulari del segnale
L+R dimerizzazione autofosforilazione associazione del R con
proteine citoplasmatiche adattatrici proliferazione o differenziazione
cellulare
Molti ONCOGENI sono recettori per GFs mutati che hanno perso la loro
regolazione fisiologica (inibitori Tyr-K: antitumorali)
RECETTORI PER L’ADESIONE CELLULARE
Responsabili dell’interazione fra le cellule e il microambiente della
matrice cellulare.
Trasducono i segnali provenienti dalla matrice per regolare crescita,
motilità, forma, differenziamento e posizione nell’organismo delle
cellule.
Esempi: caderine e CAM (attivano Tyr-K),
selectine (attivano vie associate a prot G),
integrine (attivano la cascata delle MAP-K)
RECETTORI PER LE CITOCHINE
Citochine: fattori di regolazione pleiotropici che controllano molteplici funzioni (es:
proliferazione, differenziamento) delle cellule del sistema immune e ematopoietico.
Due famiglie di recettori:
1) Legano molti fattori di crescita ematopoietici, GH, prolattina, interleuchine
2) Legano gli interferoni, IL-10 e 22, il fattore VII della coagulazione
CIT+R di-/trimerizzazione recettoriale + Tyr-K attivazione della via JAK/STAT
JAK = chinasi citoplasmatiche attivate dai recettori per le citochine coinvolte nella
fosforilazione di STAT (NB:STAT sono attivate direttamente dalle tirosin-chinasi recettoriali)
STAT = Trasduttori del Segnale e Attivatori Trascrizionali: famiglia di proteine
citoplasmatiche che dopo fosforilazione su un residuo di tirosina formano dimeri capaci di
traslocare al nucleo e stimolare la trascrizione di geni coinvolti nel controllo del ciclo
cellulare e nel differenziamento
CARATTERISTICHE STRUTTURALI:
-almeno due subunità
-una subunità (caratteristica del sottogruppo) che specifica il sistema di trasduzione
del segnale
-una subunità specifica per il recettore capace di interagire con il ligando
Tyr-K
RECETTORI PER IL TNF
Il TNF è il principale mediatore dell’apoptosi, è implicato nel controllo
dell’infiammazione, dell’immunità e nella patogenesi di molte malattie degenerative
croniche
TNFR1: Espresso in diversi tessuti, sensibile alle forme trimeriche solubili del TNF
TNFR2: Espresso nelle cellule del sist immune, risponde alle forme trimeriche
legate alle membrane del TNF
Dopo il legame con il TNF il recettore trimerizza.
Nella regione citoplasmatica: death domain recluta un complesso di segnalazione
multiproteico che porta all’attivazione della caspasi 8 e all’apoptosi
Injury/Infection =>Chronic
production of TNF =>
Inflammation, Tissue damage
NEUROPROTECTION
PROLIFERATION
INFLAMMATION
RECETTORI “Toll-like”
Espressi soprattutto dalle cellule deputate alla risposta immunitaria contro i
microorganismi (macrofagi, APC, neutrofili, cellule endoteliali della cute,
linfociti T e B)
Importanti per il riconoscimento dei microorganismi da parte dell’organismo
e per la modulazione della risposta immune antinfettiva
LOCALIZZAZIONE CELLULARE DEI RECETTORI
Presynaptic
receptor
Membrana presinaptica
L’attivazione del recettore
regola la secrezione di
neurotrasmettitori
Membrana postsinaptica
Il recettore è localizzato di
fronte all’uscita del
neurotrasmettitore
E’ importante che i recettori si trovino in una corretta localizzazione rispetto alle
molecole necessarie per la trasduzione del segnale.
Ciò è garantito da interazioni del rec con proteine della membrana e del citoscheletro.
Alcune proteine sinaptiche (es: PSD95 per i rec AMPA e NMDA) fanno da ponte tra i
recettori stessi e le proteine del citoscheletro, tramite interazioni proteina-proteina
mediate dai domini PDZ.
STRATEGIE FARMACOLOGICHE PER LA MODULAZIONE
DELLE RISPOSTE RECETTORIALI
Controllo della sintesi e del rilascio dei modulatori (L-DOPA per PD)
Modulazione dei sistemi di controllo dell’eliminazione di ormoni o neurotrasmettitori
L’attività del R è controllata dalla Kd del complesso L-R (< Kd, > tempi di occupazione
del rec). La fosforilazione del R può modificare la Kd.
Desensitizzazione: ridotta capacità del R di trasdurre il segnale
Omologa o eterologa (recettori con lo stesso sist di trasduzione)
Up-/Down-regulation: >/< numero di R espressi dalla cellula (trattamenti cronici con
AT o AG. Tolleranza farmacologica: broncodilatatori => ↓2-R)
Modulazione dello spegnimento del segnale (es: modulazione dell’attività di
canali/pompe /potenziale transmembrana; fosfodiesterali x cAMP o fosfatasi x -P)
Controllo dell’induzione dei recettori (> rec. B1 nei vasi di tessuti infiammati da parte
di endotossine batteriche; induzione R per PDGF e EGF in cell epiteliali durante la
riepitelizzazione; linfociti+Ag=> ↑IL2-R => espansione clonale linfociti)
PROTEINE SCAFFOLD
Proteine capaci di “avvicinare” diverse proteine (sia citoplasmatiche
che di membrana) appartenenti ad uno stesso “signalling pathway”
=> ↑ EFFICIENZA E SPECIFICITA’ DEL SEGNALE
Facilitano l’interazione del RECETTORE con i suoi EFFETTORI
assicurando specificità nell’attivazione della cascata del segnale e
favorendo la corretta localizzazione subcellulare dei complessi
multiproteici coinvolti nell’elaborazione/esecuzione del segnale
PDZ
PSD95
PDZ
GRIP
-filamin
1
Desensitizzazione: ⊝ internalizzazione indotta da AG
Segnale: favorisce l’associazione con NMDA-R
AMPA/KA => Localizzazione post-sinaptica
mGluR3,4,6,7 => Localizzazione presinaptica
D2,3 => Localizzazione: targeting e stabilizzazione del recettore nella
membrana plasmatica
Segnale: ⊝ AC
Homer
mGluR1,5 => Localizzazione: postsinaptica
Segnale: accoppiamento con i rec x IP3 e rianodina e con i canali al
Calcio P/Q
accoppiamento con NMDA-R (via shank)
-arrestine
diversi
GPCRs => Segnale: MAPK pathways
Desensitizzazione: internalizzazione mediata da AG
Down-regulation: sorting to proteasomes
Esempio di complesso multiproteico:
Shank - PSD95 - NMDA-R -mGluR--fodrina – dinamina-2 - cortactina - GKAP
The postsynaptic Homer-Shank-mGluR1a,5 “receptosome” (Bockaert et al., 2004).
The presynaptic mGluR7a-calmodulin-PICK1 “receptosome” (Bockaert et al., 2004).
