RECETTORE
Definizione: struttura capace di
riconoscere, legare uno
specifico messaggero e
modificarsi in modo da
generare una risposta
biologica
Classificazione in base alla localizzazione:
1)Recettori di membrana
2) Recettori intracellulari
1) I primi rispondono a mediatori idrofili che non
passano la membrana (neurotrasmettitori classici e
peptidici, fattori di crescita, citochine, etc.). Questi
trasducono il segnale portando a modifiche
biofisiche e biochimiche
Recettori intracellulari
2) I secondi trasducono il segnale di composti
lipofili ed ormoni che passano facilmente la
membrana (ormoni steroidei e tiroidei,
vitamina D, acido retinoico, locus Ah, etc).
Questi trasducono il segnale portando a
modificazione dell’espressione genica e
quindi della composizione proteica della
cellula.
RECETTORI INTRACELLULARI:
Sono molto simili fra loro, costituiti da
una catena polipeptica
Il terminale carbossilico e’ il sito per l’ormone
La parte centrale e’ il sito di riconoscimento
per sequenze specifiche di DNA
Il terminale amminico e’ essenziale per la
specificita’ d’azione a livello di
transattivazione.
In assenza di ligando il recettore e’ inattivo, lo
stato quiescente e’ mantenuto da interazione
con proteine inibitorie, in genere della classe
“heat shock proteins” (hsp). Il ligando provoca
una modifica conformazionale che fa dissociare
il recettore dalle hsp, o nel citoplasma o per gli
ormoni nel nucleo si associa a “responsive
elements” presenti nei promotori dei geni
sensibili all’ormone regolando cosi la
trascrizione.
RECETTORI DI MEMBRANA:
1) Recettori-canali (trasduzione veloce)
2) Recettori accoppiati alle proteine G
(risposta piu’ prolungata e piu’ lenta)
3) Recettori con attivita’ tirosin-chinasica
4) Recettori con attivita guanilatociclasica
Recettori di membrana
RECETTORI-CANALI:
Recettori nicotinici
GABAA
Recettori per la glicina
Recettori ionotropi per il glutammato
Recettore 5-HT3 per la serotonina
Recettore P2x per le purine
Recettore-canale nicotinico muscolare
(sezione trasversale)
Composto da 5 subunita’: 2α, β, γ, δ che formano un
pentamero e delimitano un canale ionico che attraversa la
membrana cellulare ed e’ permeabile ai cationi (Na+)
Ogni subunita’ e’ formata da una catena peptidica
che presenta al terminale amminico una grande
porzione extracellulare. In α e’ presente il sito di
legame per l’acetilcolina (M1-M4)
Il sito di legame per il
neurotrasmettitore o
per il farmaco e’
esterno alla
membrana cellulare
ed e’ in genere
formato da uno solo
dei 2 o piu’ tipi di
subunita’ che formano
il canale. Sulla parte
extra-cellulare del
recettore sono
presenti siti allosteici,
la loro occupazione
modifica la
attivazione
recettoriale
In base al grado di omologia della sequenza
aminoacidica delle subunita’ componenti i
recettori-canale si dividono in:
I gruppo: recettori per Ach, GABA, glicina e
serotonina. II gruppo: recettori per AA eccitatori,
glutammato, kainato, NMDA.
Risposta
Risposta
Veloce
Lenta
Acetilcolina
Nicotinici
Muscarinici
GABA
GABAA
GABAB
Glutammato
Ionotropi
Metabotropi
Serotonina
5-HT3
5-HT1,2,4,5
ATP
P2x
P2y
Neurotrasmettitore
Recettori accoppiati alle proteine G
Proteine G: famiglia di proteine eterotrimeriche (α, β, γ) capaci di legare
GTP con attivita’ GTPasica.
Una singola molecola recettoriale puo’ attivare piu’
di una proteina G
Substrato
Recettore
Attivazione della subunita’ α
Attivazione di una PG
Incorporazione di GTP
Modulazione di alcuni canali ionici ed effettori
enzimatici (adenilato ciclasi, fosfolipasi)
Sintesi di secondi messaggeri ( cAMP, IP3,
diacilglicerolo)
Subunita’ α delle proteine G. Catena lineare con le regioni
coinvolte nel legame ed idrolisi del GTP(G) ed i siti di contatto
con il recettore (R)e l’effettore (E). La tossina colerica e’
capace di ADP-ribosilare l’ α in G2 con conseguente inibizione
dell’attivita’ GTP-asica e mantenimento di α allo stato attivo.
La stimolazione della adenilato ciclasi porta continua
produzione di AMPc con perdita di elettroliti ed acqua delle
cellule intestinali
Colera
L’ADP-ribosilazione da parte della tossina della pertosse di
una cisteina nelle proteine del gruppo Gi/Go impedisce
l’attivazione della proteina G da parte dei recettori.
Principali sottotipi di proteine G e loro funzioni
Sottotipi Recettori associati
Principali effettori
Note
G α subunits
Gαs
Many amine and
other receptors (e.g.
catecholamines,
histamine, serotonin)
Stimulates adenylyl cyclase, causing
increased cAMP formation.
Activated by cholera toxin,which blocks GTPase activity,
thus preventing inactivation.
Gαi
As for Gαs, also
opioid, cannabinoid
receptors
Inhibits adenylyl cyclase, decreasing cAMP
formation.
Blocked by pertussis toxin, which prevents dissociation of
αβγcomplex.
Gαo
As for Gαs, also
opioid,cannabinoid
receptors
?Limited effects of αsubunit (effects mainly
due to βγsubunits)
Blocked by pertussis toxin. Occurs mainly in nervous
system.
Gαq
Amine, peptide and
prostanoid receptors
Activates phospholipase C, increasing
production of second messengers inositol
trisphosphate and diacylglycerol (see p.
38).
-
Gβγ
subunits
All GPCRs
As for Gα subunits (see above). Also:
• activate potassium channels
• inhibit voltage-gated calcium channels
• activate GPCR kinases (p. 40)
• activate mitogen-activated protein kinase
cascade.
Many Gβγisoforms identified, but specific functions are not
yet known. Gβγ-mediated effects probably require higher
levels of GPCR activation than Gα-mediated effects.
SISTEMI EFFETTORI
Effettori-canali: portano a modificazione della
concentrazione ionica intracellulare
Effettori enzimatici: formazione nel citoplasma
di molecole biologicamente attive
Lo ione Ca++ e i metaboliti (anche se non tutti) degli
effettori enzimatici vengono detti “secondi
messaggeri”
Primo messaggero: neurotrasmettitore o ormone
che attiva il recettore
Controllo degli effettori cellulari da parte delle proteine G e dei secondi messaggeri
AA, arachidonic acid; DAG, diacylglycerol; IP3, inositol trisphosphate.
L’ adenilato ciclasi: regolata da proteine Gs e Gi
Ca++ e K+ effettori delle proteine G con funzione
di canali ionici piu’ studiati
Canale al K + presente nelle cellule pace-maker
cardiache: aperto da una Gi attivata dal
recettore per l’Ach M2
L’uscita di K + attraverso il canale contrasta
la depolarizzazzione indotta dalla corrente IfNa
(cellule pace-maker)
Effetto bradicardizzante del sistema
parasimpatico
Esempi di recettori accoppiati alle proteine G
Recettori adrenergici α2, dopaminergici D 2
e per la somatostatina: attivazione di una o piu’
Gi e Go
inibizione AC
attivazione K+ (Gi)
inibizione Ca++ (Go)
Recettori per TSH, LH, PTH e calcitonina
Gs
attivazione AC ma anche idrolisi dei
Fosfoinositidi (Gq)
Alcuni canali ionici sono modulati dalla
fosforilazione indotta da proteinchinasi attivate
da secondi messaggeri
Altri sono attivati direttamente da secondi
messaggeri: canali al Ca ++ presenti sulla
membrana degli organuli intracellulari a rapido
scambio, aperti dal IP3
Esistono poi sulla membrana cellulare canali al
K+ aperti dal Ca++ e canali cationici aperti da
AMPc e GMPc (non sono effettori ma bersaglio
dall’attivita’ recettoriale mediata da proteine G
Desensitizzazione dei recettori accoppiati alle proteine G
GRK: chinasi specifica
Ruolo centrale delle chinasi nelle vie di trasduzione del segnale
CaM kinase, Ca2+/calmodulin-dependent kinase; DAG, diacylglycerol; GC, guanylate cyclase; GRK, GPCR kinase;
IP3, inositol trisphosphate; PKA, cAMP-dependent protein kinase; PKC, protein kinase C; PKG, cGMP-dependent protein kinase
Fosfatasi o fosfodiesterasi (PDE) 14 isoenzimi conosciuti
AMPc
IP3/DAG
GMPc
N-ossido
Att
Acetilcolina
Inib
Att
M2-4
M1-3
Inib
Adenosina
A2
A1
A1
A1
Noradrenalina
β
α2
α1
β
Dopamina
D1 D5
D2
D1
D2
Istamina
H2
Serotonina
5HT4
GABA
Glutammato
Glicina
H1
5HT1a,
5HT1c2
Na/K/Ca
K (prot G) Ca (protG)
Att
Att
Att
M
N
M2
M2
A1
A1
α2
α2a
β1
Inib Att
1a
D2
D2
5HT1a
5HT1
5HT1a
5HT1a
B
mGlu1
Att
Cl
H1
B
mGlu2
Canali
NMDA
NMDA
AMPA
B
A
NMDA,KA
AMPA
()
AMPc
IP3/DAG
GMPc
N-ossido
Att
Angiotensina
Inib
Att
AT1
AT1
Bombesina
LTB4
LTD4
Att
Att
Inib Att
()
µ δ
Oppioidi
µ δ
PAF
()
Neurochine,
SP
NK1,2,3
ATP/ADP
Att
Cl
()
Leucotrieni
VIP
Att
K (prot G) Ca (protG)
()
Cannabinoidi
Ossitocina, AVP
Inib
Na/K/Ca
Canali
k(µ δ)
()
V2
V1a,b
OT
()
()
()
()
()
P2y
()
P2x,z,t
()
AMPc
IP3/DAG
GMPc
N-ossido
Att
Prostanoidi
DP,IP,
EP2
Inib
Att
EP3
EP1-3
FP TP
PAF
()
CCK
CCKa
ANP
BK
B2
Endoteline
ETA a,b
NPY
Y
()
Inib
Att
()
ANP a,b
Na/K/Ca
Att
Canali
K (prot G) Ca (protG)
Att
Att
Inib Att
()
Y
Cl
Y
