Principali classi di recettori

Recettori ionotropi

La prima classe comprende i recettori ionotropi, detti anche canali ionici regolati da ligando. Quando il ligando si lega al recettore, il canale ionico si apre o si chiude, modificando rapidamente il passaggio degli ioni attraverso la membrana cellulare. Questo meccanismo è molto rapido e si svolge nell'arco di millisecondi. Un esempio è il recettore nicotinico per l'acetilcolina.

Recettori accoppiati alle proteine g

La seconda classe comprende i recettori accoppiati alle proteine g, detti anche recettori metabotropi. Il recettore, localizzato nella membrana cellulare, viene attivato da un ligando endogeno, come la noradrenalina, oppure da un farmaco che può comportarsi come agonista, se è in grado di attivare il recettore, oppure come antagonista, se ne impedisce l'attivazione.

Attivazione della proteina g

L'attivazione del recettore provoca un cambiamento conformazionale che permette l'interazione, sul versante intracellulare, con una proteina g. Quest'ultima passa dalla forma inattiva a quella attiva e, una volta attivata, interagisce con una proteina effettrice.

Le proteine effettrici

La proteina effettrice può essere di due tipi. Può trattarsi di un enzima, come l'adenilato ciclasi, oppure di un canale ionico.

L'adenilato ciclasi e il secondo messaggero

Nel caso dell'adenilato ciclasi, l'enzima utilizza come substrato l'adenosina trifosfato, trasformandola in adenosina monofosfato ciclico. Quest'ultimo prende il nome di secondo messaggero, mentre il ligando che si lega inizialmente al recettore è definito primo messaggero.

Attivazione della proteina chinasi a

L'adenosina monofosfato ciclico si lega alla proteina chinasi a, inizialmente inattiva, determinandone l'attivazione. La proteina chinasi a trasferisce il gruppo fosfato presente in posizione gamma dell'adenosina trifosfato a specifici residui amminoacidici delle proteine bersaglio.

Effetti della fosforilazione

Le proteine fosforilate possono essere attivate oppure inattivate, a seconda della loro funzione. Questo meccanismo di trasduzione del segnale è più lento rispetto a quello dei recettori ionotropi e richiede alcuni secondi.

Esempio: la noradrenalina

Un esempio è rappresentato dalla noradrenalina che si lega ai recettori beta uno presenti nelle cellule segnapasso del cuore. Attraverso una serie di passaggi intracellulari si determina un aumento della frequenza del battito cardiaco.
Recettori accoppiati a chinasi

Caratteristiche generali

La terza classe comprende i recettori accoppiati a chinasi. Questi recettori possiedono un sito di legame sul versante extracellulare. Dopo l'interazione con il ligando endogeno si verifica un complesso cambiamento conformazionale.

Autofosforilazione del recettore

Il cambiamento conformazionale determina l'attivazione di un dominio intracellulare con attività tirosin-chinasica. Questo dominio trasferisce il gruppo fosfato presente in posizione gamma dell'adenosina trifosfato a residui di tirosina appartenenti allo stesso recettore. Il recettore, quindi, si autofosforila.

Cascata di fosforilazione

L'autofosforilazione induce un ulteriore cambiamento conformazionale che avvia una cascata di fosforilazioni. Al termine di questa cascata viene fosforilato e attivato un fattore di trascrizione.

Attivazione dell'espressione genica

Il fattore di trascrizione raggiunge il nucleo e si lega al promotore di uno o più geni, determinando un aumento oppure, in alcuni casi, una diminuzione dell'espressione genica. Di conseguenza aumenta o diminuisce la sintesi delle proteine cellulari.

Esempi

Questi recettori sono attivati da ligandi endogeni appartenenti alla classe dei fattori trofici. Un esempio importante è rappresentato dall'insulina, che oltre a essere un ormone coinvolto nel metabolismo del glucosio svolge anche il ruolo di fattore trofico.

Tempi della risposta

Questo meccanismo di trasduzione del segnale è il più lento tra quelli descritti. Dal legame tra ligando e recettore fino alla modifica della sintesi proteica possono trascorrere diverse ore.