Meccanismi d’azione degli ormoni II tipo Recettori a 7 tratti transmembrana Recettori a 1 tratto transmembrana Oligosaccaridi: legame N animazione Classi e funzioni di proteine G Le quattro principali sottofamiglie di proteine G di mammifero (Gs, Gi, Gq e G12) sono distinte in base all'omologia di sequenza. Si conoscono oltre 20 differenti tipi di subunità α, 6 subunità β, 12 sub γ Classe Tipo Gs αs Glucagone, β-adrenergici ↑ Adenilato ciclasi Gluconeogenesi Lipolisi, glicogenolisi αolf Olfattorio ↑ Adenilato ciclasi Senso dell'olfatto α11 Acetilcolina ↓ Adenilato ciclasi ↓ frequenza cardiaca α12 α2-Adrenergici ↑ Canali del potassio Gi Stimolo Effettore (esempi tipici) Effetto M2 colinergici Gq G12 α0 Oppiodi, endorfine ↑ Canali del potassio ↓ Canali del calcio Attività elettrica neuronale αt Luce ↑ cGMP fosfodiesterasi Visione αq M1 colinergici α11 α1-Adrenergici ↑ Fosfolipasi C- β2 ↑ Contrazione muscolare α1-Adrenergici ↑ Fosfolipasi C-β1 ↑ pressione ematica Vari: ac.lisofosfatidico Vari: GTP-binding protein Rho α12/13 vari TRENDS in Pharmacological Sciences 26 2005 Emerging role of homo- and heterodimerization in Gprotein coupled receptor biosynthesis and maturation Sébastien Bulenger, Stefano Marullo and Michel Bouvier .L’idea che i recettori accoppiati a proteine G possono funzionere come dimeri è oggi generalmente accettata. Sebbene una crescente quantità di dati suggerisce che i dimeri rappresentano le unita segnale di base per molti, se non tutti, i membri di queste famiglie di recettori, la dimerizzazione dei recettori accoppiati a potrebbe essere necessaria per oltrepassare il blocco di un pathway biosintetico dei recettori accoppiati a proteine G. Questa ipotesi è stata dimostrata solo per un piccolo numero di recettori che potrebbero formare eterodimeri per essere asportati attraverso la membrana plasmatica. Comunque il processo di dimerizzazione potrebbe avere un simile ruolo nei processi di maturazione dei recettori di molte proteine G Emerging roles for RGS proteins in cell signalling John R. Hepler TiPS – September 1999 (Vol. 20) . I regolatori del segnale delle proteine G (proteine RGS) sono una famiglia di proteine segnale diverse e multifunzionali. Il dominio RGS si lega direttamente alla subunità Alfa di una proteina G e agisce come attivatore della sua attività GTPasi, per attenuare o modulare il segnale iniziato dal legame del neurotrasmettittore e dell’ormone al recettore segnalayo sia da Gα–GTP e Gβγ. Queste proteine differiscono per le varie funzioni e interagiscono con varie proteine con diversi ruoli cellulari. Queste proteine hanno un ruolo centrale nella trasmissione del segnale e nella fisiologia cellulare Binding partners for regulators of G-protein-signalling (RGS) proteins. RGS interagisce con la subunità alfa della proteina G. Molti membri della famiglia di proteina RGS interagisce anche con altre proteine che non sono subunità alfa delle proteine G Abbreviations: A, adrenaline, APC, adenomous polyposis coli; CCV, clathrincoated vesicles; D-AKAP2, protein kinase anchoring protein; DEP, dishevelled, egl-10, pleckstrin domain; DH, dbl-homology domain; DIX/Dsh, dishevelled homology domain; GEF, guanine nucleotide exchange factor; GGL, G protein gamma subunit-like domain; GIPC, GAIP interacting protein, C-terminus; GRK, G protein receptor-coupled kinase; GSK3b, glycogen synthase kinase-3b; IL-8, interleukin 8; NA, noradrenaline; PKA-R, regulatory subunit of protein kinase A; PDZ, (PSD-95, disc-large, zo-10) domain; PH, pleckstrin homology domain; SSEA and STTL, four amino acid PDZ binding motifs. J Biol Chem, Vol. 273, Issue 8, 4653-4659, February 20, 1998 Antje Gohla, Rainer Harhammer, and Günter Schultz Institut für Pharmakologie, Freie Universität Berlin, Germany Le proteine G13, ma non le proteine G12 mediano segnali del recettore per l’acido fosfatidico (passando per il fattore di crescita dell’epidermide) alle proteine RHO. L’acido fosfatidico utilizza un recettore accappiato a proteine G per attivare la piccola proteina Rho (proteina che lega il GTP) e induce un rapido rimodellamento dell’actina del citoscheletro. Il segnale di trasduzione dai recettori LPA all’attivazione delle proteine RHO rivela l’interazione con proteine delle sottofamiglie Gq, Gi e G12. La proteina G13, ma non la proteina G12 è coinvolta nell’attivazione della proteina RHO. Inoltre, i risultati delle nostre ricerche fanno pensare a un coinvolgimento dei recettori EGF. Sintesi e demolizione dell’AMP ciclico La tossina della pertosse attiva irreversibilmente l’adenilato ciclasi tramite ADP-ribosilazione della subunità αi La tossina colerica attiva irreversibilmente l’adenilato ciclasi tramite ADP-ribosilazione della subunità αs PKA inattiva Attivazione della PKA 2 4 2 PKA attiva 2 2 Cascata fosforilativa Metabolismo dell’IP3 Ciclo dei fosfoinositidi attivi IP3 chinasi PL IP3 fosfatasi IP2 fosfatasi IP1 fosfatasi IP4 fosfatasi Gq (Active) Fosforilazione proteica accoppiata a proteine G Calmodulina e calcio Dominio della proteina target Attivazione e azione della protein chinasi c C2 Dominio del calcio citosol diacilglicerolo C1 C4 Ca2+ Proteina bersaglio ATP C3 ATP Dominio del C1 C3 C4 Proteina bersaglio ADP C2 C1 Ca2+ Ca2+ Ca2+ C1 Membrana plasmatica P Enzimi regolati da calcio o da calmodulina Adenilato ciclasi Proteina chinasi Ca2+-dipendente Ca2+-Mg2+-ATPasi Proteina chinasi Ca2+-fosfolipide-dipendente Fosfodiesterasi dei nucleotidi ciclici Glicerolo 3-fosfato deidrogenasi Glicogeno sintasi Guanilato ciclasi Miosina chinasi NAD chinasi Fosfolipasi A2 Fosforilasi chinasi Fosfoproteina fosfatasi 2B Piruvato carbossilasi Piruvato deidrogenasi Piruvato chinasi NO e guanidilato ciclasi L-Arginine eNOS iNOS NADPH O2 NO NADP nNOS L-citrulline •O2 UV Catalase SOD O2 O2- H2O2 H2O Glutathione Peroxidase NO2- ONOO- DNA: NO •OH oxidation DNA breakage PROTEINS: oxidation nitration deactivation LIPIDS: peroxidation DIS E CIN ASE OGE AGI NESIS NG NOS CAR g Ar Biological Damage Competizione per il substrato Immunomodulazione Infiammazione Attiv. leucociti Perm. Vasale Musc. Liscia ipersensibilizzazione ogni cellula produce un tipo solo di prostanoide * enzima unico: prostaglandina H-sintasi (PGHS-1 e PGHS-2) (enzima suicida) (acetilazione) (competizione) Recettori tirosin-kinasici Esempi di fattori di crescita Fattore di crescita sigla Bersagli cellulari recettore Epidermal growth factor EGF Varie cellule epiteliali e mesenchimali Tirosin chinasi Transforming growth factor-α TGF-α idem Tirosin chinasi Platelet-derived growth factor PDGF Mesenchimali, muscolo liscio, trofoblasti Tirosin chinasi Transforming growth factor-β TGF-β Fibroblasti Serina Treonina chinasi Fibroblast growth factor FGF Mesenchimali, fibroblasti altre Tirosin chinasi Interleukin-2 IL-2 Linfociti T citotossici Complesso 3 subunità Precursori macrofagi Tirosin chinasi Colony stimulating factor-1 CSF-1 Trasduzione del segnale di recettori tirosin-kinasici Raf Mek Effects of active MEK1 expression in vivo (Mini-review) Florence A. Scholla, Phillip A. Dumesica, Paul A. Khavaria Cancer Letters 230 (2005) 1–5 Effetti dell’espressione della proteina MEK1 in vivo. La trasformazione cellulare è spesso un risultato della costitutiva attivazione di geni che regolano la proliferazione cellulare e il differenziamento. Certamente le proteine chinasi attivate da mitogeni Ras/Raf/MEK/ERK sono attivate in modo costitutivo in molte tipi di cancro. L’affermazione secondo cui la mutazione di un singolo gene può alterare il destino della cellula, rimane discutibile. Approssimativamente il 30% di tutti i tumori mostrano l’attivazione costitutiva dei geni Raf/MEK/ERK e MAPK. Hong Joo Kim & Dafna Bar-Sagi Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, 441-450 2004 Le cascate di proteine chinasi attivate da mitogeni sono segnali ubiquitari che regolano gli eventi mediati da recettori accoppiati alla faccia citoplasmatica della membrana cellulare e degli effettori nucleari. Tutte le cascate di MAPK utilizzano un meccanismo che coinvolge la sequenza di fosforilazioni di tre chinasi: MAP chinasi chinasi chinasi, MAP chinasi chinasi e MAP chinasi. L’acronimo ERK sta per chinasi regolata da segnali extracellulari. La cascata delle MAP chinasi è tra l’altro conosciuta per il suo ruolo cruciale nel mediare la trasduzione del segnale da recettori tirosina chinasi. La partecipazione delle cascate ERK/MAPK in risposta al legame dei recettori tirosina chinasi con un ligando è inibita dall’attivazione della piccola GTPasi Ras. Questo stadio è accompagnato dal reclutamento di un complesso di proteine che sono le proteine gr2b, Sos to a tyrosine phosphate docking site on the receptors themselves or on receptor-substrate proteins. Activated RAS triggers the activation of the MAPKKK RAF. Activated RAF then phosphorylates the MAPKK MEK (MAPK and ERK kinase) on serine residues leading to its activation. Subsequently, activated MEK catalyses the dual phosphorylation of the MAPK ERK. Phosphorylated ERK translocates to the nucleus where it phosphorylates and activates transcription factors that control the expression of genes that are required for cell growth, differentiation and survival I recettori per prolattina, eritropoietina, ormone crescita e citochine non hanno attività chinasica intriseca La fosforilazione sarà svolta da altre proteine: Tyk-2, JAK1 o JAK2 Altre vie in comune ad altri ormoni Dimerizzazione e traslocazione nucleare per l’interazione con elementi di risposta specifici: all’interferone, al siero ecc. Molte vie di trasduzione del segnale convergono su coattivatori comuni