Ormoni 3 e Trasduzione

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