Concetti Chiave
- I recettori sono macromolecole fondamentali nella comunicazione cellulare, spesso rappresentate da proteine che interagiscono con ligandi come ormoni o farmaci.
- I canali ionici operati da ligando sono proteine transmembranali che permettono il passaggio di ioni attraverso la membrana, attivandosi rapidamente per trasmettere segnali elettrici.
- I recettori tirosin-chinasici sono recettori transmembrana con attività enzimatica, come la fosforilazione di proteine, essenziali per processi cellulari come l'azione dell'insulina.
- I recettori nucleari o steroidei agiscono come fattori di trascrizione nel citosol o nel nucleo, amplificando la trascrizione genica in risposta a ormoni lipofili.
- I recettori accoppiati a proteine G (GPCR) sono cruciali per il metabolismo intracellulare; rappresentano una delle classi di recettori più importanti, influenzando circa il 50% dei farmaci.
Indice
Proteine recettori
Il termine recettore etimologicamente significa “qualcosa che riceve”. Quindi fanno parte di questa definizione di “recettori” sia le proteine di membrana ma anche gli enzimi, come proteine che ricevono un substrato.
Dal punto di vista farmacologico la definizione è la seguente: “una macromolecola (non necessariamente una proteina, anche se nella stragrande maggioranza dei casi è una proteina) o una combinazione di macromolecole che è coinvolta nella comunicazione cellulare.” Questo differenzia i recettori (proteine di membrana) dagli enzimi.
La comunicazione cellulare generalmente inizia da una piccola molecola: un ormone, un neurotrasmettitore, un farmaco o un messaggero intracellulare. Questa piccola molecola può essere genericamente indicata con il termine di ligando.
Questa definizione però limita la funzione di recettore a poche famiglie:
1. Canali ionici operati da ligando (recettori ionotropici)
2. Recettori tirosin-chinaici
3. Recettori nucleari/steroidei
4. Recettori accoppiati a proteine G (GPCR, recettori metabotropici)
Canali ionici operati da ligando
I canali ionici operati da ligando, o recettori ionotropici sono proteine transmembranali. Infatti questi recettori devono trasmettere informazioni tra le cellule, quindi c’è bisogno di qualcosa che media l’interno con l’esterno. Le α-eliche disposte all’interno della membrana si aprono e formano un poro, attraverso il quale possono passare ioni che normalmente non possono attraversare la membrana (essendo quest’ultima di natura lipofila).Ad esempio, il passaggio del potenziale d’azione avviene grazie all’entrata e all’uscita di ioni positivi e negativi. Il motore molecolare che genera la d.d.p. sono i canali ionici, che si distinguono in:
• Canali ionici voltaggio-dipendenti (operati da voltaggio) generalmente non sono druggable, non sono bersagli di farmaci.
• Canali ionici ligando-dipendenti (operati da ligando) sono spesso bersagli di farmaci.
Il segnale che viene trasmesso dai recettori ionotropici è la variazione di un potenziale elettrico, che viene dato dall’entrata o l’uscita di molecole cariche. Sono veloci ad attivarsi, danno un effetto quasi immediato (millesimi di secondo) ma sono anche molto semplici (quasi on-off).
Recettori tirosin-chinasici
Sono recettori transmembrana che incorporano due attività: l’attività di recezione del segnale e l’attività enzimatica tirosin chinasica (fosforilazione in Tyr del substrato proteico). Es. l’insulina agisce su un recettore chinasico.
Recettori nucleari o steroidei
Non sono recettori transmembrana ma sono recettori solubili nel citosol o nel nucleo e funzionano da fattori di trascrizione: amplificano la trascrizione genica quando si legano al proprio ligando. I ligandi di questi recettori devono essere in grado di attraversare la membrana plasmatica, infatti sono ormoni steroidei (lipofili). Es. recettore per il cortisone, progesterone…
Recettori accoppiati a proteine G
(GPCR)Si tratta di recettori a 7 eliche transmembrana che funzionano favorendo il metabolismo intracellulare (recettori metabotropici): gli enzimi maggiormente attivati da questi recettori, per mezzo delle proteine G, sono le fosfolipasi e le ciclasi. I secondi messaggeri che vengono prodotti sono: cAMP (prodotta dall’adenilato ciclasi), IP3, diacilglicerolo (prodotti dalla fosfolipasi C). L’effetto finale è sulla trascrizione genica. Sono più lenti di quelli ionici (alcuni minuti) ma hanno il vantaggio di amplificare il segnale a livello intracellulare e di dare risposte variegate a seconda della cellula implicata e dal ligando.
Sono la classe di recettori più importanti:
• Sono rappresentati da circa 700 geni nel genoma umano = circa la metà di essi sono orfani: non si conosce il ligando endogeno e il ruolo fisio-patologico.
• Circa il 50% dei farmaci agisce su GPCR
• Sono presenti in tutti gli eucarioti (anche i lieviti) e sono espressi a livello di tutti gli organi.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale dei recettori proteici?
- Quali sono le caratteristiche dei canali ionici operati da ligando?
- Come funzionano i recettori tirosin-chinasici?
- Qual è il ruolo dei recettori nucleari o steroidei?
- Perché i recettori accoppiati a proteine G (GPCR) sono importanti?
I recettori proteici sono coinvolti nella comunicazione cellulare, ricevendo segnali da molecole come ormoni, neurotrasmettitori o farmaci.
I canali ionici operati da ligando sono proteine transmembranali che permettono il passaggio di ioni attraverso la membrana, trasmettendo segnali elettrici rapidamente.
I recettori tirosin-chinasici sono recettori transmembrana che combinano la ricezione del segnale con l'attività enzimatica di fosforilazione, come nel caso dell'insulina.
I recettori nucleari o steroidei sono solubili nel citosol o nel nucleo e agiscono come fattori di trascrizione, amplificando la trascrizione genica quando legano il loro ligando.
I GPCR sono cruciali perché rappresentano una vasta classe di recettori, coinvolti nel metabolismo intracellulare e sono bersaglio di circa il 50% dei farmaci, con un'ampia distribuzione negli eucarioti.
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