Biochimica - biosegnalazione

PKA.L'ultimo meccanismo avviene grazie alle fosfoproteine fosfatasiche che eliminano le fosforilazioni fatte dalla PKA.

3.3. Desensibilizzazione del recettore β-adrenergico

Nel caso la segnalazione perduri nel tempo si va incontro ad una desensibilizzazione da parte del recettore. Nel corso del tempo si attiva l'enzima β-ARK grazie alle fosforilazioni della PKA. Questa si associa alle sub β e γ inducendo una fosforilazione all'estremità C-terminale creando un sito di legame per la β-arr (arrestina-2) che si associa al recettore. Il complesso arrestina-recettore appena formato recluta la clatrina che, formando una vescicola, allontana il recettore dalla membrana. All'interno della vescicola viene allontanata l'arrestina e viene defosforilato il recettore che viene reinserito nella membrana.

3.4. Proteine G

Oltre alla proteina G stimolatrice è presente anche una proteina G inibitoria che blocca la sintesi della adenilato ciclasi.

Il meccanismo di segnalazione è lo stesso ma la sub α-GTP blocca la sintesi di cAMP. Sono presenti anche altre proteine della stessa famiglia, come la proteina Ras, monomerica, e la proteina Ran, che media trasferimenti al nucleo. All'arrivo del segnalatore si ha il legame con il GTP grazie ai fattori GEF. Il GTP si lega ad una regione chiamata ANSA P che presenta un residuo di Lys, disponendosi in modo che il fosfato γ formi legami a idrogeno con due amminoacidi in due regioni dette switch I e II. La formazione di questi legami a idrogeno permette l'interazione con la proteina effettore. Al termine della segnalazione invece i fattori GAP attivano l'attività GTPasica portando all'idrolisi del GTP, rompendo i legami a idrogeno i residui delle regioni switch si allontanano nuovamente non permettendo l'interazione. Le proteine G e altre proteine collegate sono sede di mutazioni che portano alla formazione di tumori. Con una mutazione della proteina

Ras si può avere unadisattivazione dell'attività GTPasica, causando un grande accrescimentocellulare. Con una mutazione del gene oncosoppressore NF1 si ha lo stessorisultato, in quanto codifica per una GAP della proteina Ras, quindi non vieneprodotta e viene bloccata l'attività GTPasica.

Le proteine G eterotrimeriche inoltre sono bersagli di alcune proteine batteriche,come la tossina colerica, assorbita a livello intestinale causa unaADP-ribosilazione a livello dell'ANSA P della proteina G stimolatrice, bloccandol'attività GTPasica, mantenendo alta la sua attività e portando ad un accumulo dicAMP. La PKA costantemente attiva apre canali per il sodio e per il cloro,causando disidratazione.

La tossina della pertosse invece porta allo stesso effetto inattivando la proteina Ginibitrice.

4. Segnalazione dei fosfoinositoli

Il recettore è legato ad una proteina G , una proteina G che ha come enzimaqbersaglio la fosfolipasi C (PLC)

sulla membrana. Nel momento in cui arriva il segnalatore si attiva la G che attiva la PLC. La PLC agisce sul fosfatidilinositolo-4,5-bisfosfato (PIP2) allontanando la testa polare e formando il corrispettivo diacilglicerolo e inositolo-1,4,5-trifosfato (IP3), quest'ultimo migra verso il RE attivando i canali del Ca2+. La concentrazione citosolica del Ca2+ aumenta, e assieme al diacilglicerolo e alla fosfatidilserina attiva la PKC allontanando un suo dominio che occupa il sito catalitico (pseudosubstrato). Questa porzione della proteina si trova a valle dei domini C1A, C1B e C2, che in presenza di attivatori si legano a questi e allontanano lo pseudosubstrato dal sito attivo. Il Ca2+ liberato nel citosol lega la calmodulina (CaM) che assume una conformazione a mano EF. La CaM modula la CaM chinasi, in quanto è una sua subunità che subisce una modifica conformazionale nel momento in cui lega il Ca2+, portando all'attivazione della CaM chinasi. Il Ca2+ attiva anche la fosforilasi.b chinasi nel muscolo contribuendo alla contrazione muscolare. Il rilascio del calcio avviene in modo oscillante, rilasciato e assorbito, formando un fenomeno detto onda del calcio. La terminazione avviene in due modi: con la disattivazione della G grazie ai fattori qGAP, oppure tramite l'idrolisi dell'IP3 formando IP2 e P .i5. Recettori della trasduzione visiva Per questo tipo di recettori presenti nei bastoncelli e nella retina il segnalatore è la radiazione luminosa. Il recettore è la rodopsina, che presenta il cromoforo 11-cis-retinale che permette l'assorbimento della radiazione. Questo cromoforo legato alla opsina forma il recettore con 7 domini transmembrana, ed è associato ad una proteina G, la trasducina (T). All'arrivo del fotone il cromoforo viene convertito in tutto-trans-retinale inducendo una modifica conformazionale della opsina che permette l'attivazione della trasducina con lo scambio di GDP con GTP. La sub α rimuove la_subunitàinibitoria attivando la proteina bersaglio, ovvero la cGMP-fosfodiesterasi cheidrolizza il cGMP a GMP. Abbassando il livello di cGMP si chiudono i canali per il²⁺sodio e per l’ingresso del Ca , lasciando aperto il canale per l’espulsione del²⁺Ca , permettendo la diminuzione della concentrazione nel tempo. In questo modosi ha un abbassamento del potenziale di membrana, che corrisponde al segnaleche arriva al cervello, quindi un²⁺abbassamento della concentrazione di Ca e porta allo spegnimento delsegnale. ²⁺L’abbassamento della concentrazione di Ca stimola la produzione di cGMP daparte della cGMP-fosfodiesterasi eviene attivata l’attività GTPasicadella trasducina che viene resainattiva. Un enzima omologo dellaβ-ARK fosforila il dominioC-terminale della rodopsinapermettendo il legame conl’arrestina-1 impedendo l’attività diricezione della rodopsina, mentreiltutto-trans-retinale viene convertito a 11-cis-retinale portando la rodopsina alla forma iniziale. 6. Segnalazione olfattiva e del sapore I neuroni dell'olfatto presentano dei recettori associati alla proteina G olfattiva (Gα) che agisce a livello della adenilato ciclasi. L'aumento di cAMP apre i canali di sodio e calcio, portando ad una depolarizzazione della membrana e ad un conseguente impulso elettrico. Idrolizzando il GTP della proteina G si spegne il segnale, che può essere spento anche fosforilando il recettore impedendo che si riassoci alla proteina G. Il recettore del gusto funziona in modo simile, il recettore GPCR è associato alla gustducina che attiva la adenilato ciclasi. Il cAMP prodotto attiva la PKA che fosforila i canali del K+ inattivandoli e permettendo la creazione dell'impulso che viene inviato al cervello. 7. Recettori ionotropici Sono canali presenti a livello del sistema nervoso ai quali si lega il neurotrasmettitore che varia la loro permeabilità agli ioni.

permeabilità cambiando la polarizzazionedella membrana.Il recettore nicotinico della acetilcolina è presente a livello del sistema nervoso+ 2+simpatico nelle fibre pregangliari. È un canale attraversato da K e Cacomposto da due subunità α che legano acetilcolina, e da subunità β, γ e δ. Ognisubunità è composta da 4 α-eliche chepresentano residui di Leu che occupano ilcanale quando viene chiuso. Nel momento incui l’acetilcolina si lega al recettore le elicheruotano rimuovendo i residui di Leu dal poro,permettendo il passaggio degli ioni.

8. Recettori con attività Tyr chinasicaQuesti recettori presentano un dominio con attività Tyr chinasica che fosforilasequenze che contengono residui di Tyr.Funzionano solo quando dimerizzano perché i recettori si attivano a vicendatramite una transfosforilazione. La dimerizzazione solitamente è indotta dalligando.

8.1. Recettore per

GEF presenta una proteina Grb2 formata da un dominio SH2 associato a due domini SH3, è una proteina adattatrice che viene richiamata in seguito alla fosforilazione del recettore, con SH2 si lega al recettore e con SH3 lega la proteina SOS che agisce come il GEF e attiva la proteina Ras.

8.2. Recettore insulinico

Si trova già presente in forma dimerica in cui ogni dimero è composto da una sub α e una sub β (contenenti la porzione Tyr chinasica). A riposo presenta un'ansa che blocca il sito catalitico, questa ansa viene fosforilata all'arrivo dell'insulina permettendo la liberazione del sito catalitico.

Il recettore insulinico segnala per una via mitogenica e una via metabolica. Nella via mitogenica viene fosforilato e recluta la proteina IRS-1 che viene fosforilata a sua volta. Alla proteina fosforilata si associa la proteina Grb2 che si associa alla proteina SOS e attiva la proteina Ras. In questo modo viene attivata la cascata delle MAP chinasi:

Ras attiva RAF-1 che attiva MEK che attiva ERK (Ras> MAPKKK > MAPKK > MAPK) che agisce da fattore di trascrizione di geni per la crescita cellulare.

La via metabolica invece prevede il reclutamento della proteina IRS-1 e l'attivazione di PI3K che fosforila il fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato formando fosfatidilinositolo 1,4,5-trisfosfato (PIP3). In questo modo viene reclutata la PKB che viene fosforilata dalla PDK1, viene attivata e fosforila la GSK3 disattivandola e permettendo l'attivazione della glicogenosintesi. Nel muscolo si ha la segnalazione di altre due proteine: Rab e RAC-1 che permettono il trasferimento di GLUT-4 a livello della membrana per internalizzare il glucosio.

9. Recettori citochinici

I recettori citochinici attivano una cascata di fosforilazione a partire da una chinasi intracellulare richiamata dal recettore, come per il recettore dell'eritropoietina (EPO). L'espressione del recettore dell'EPO è massima nei precursori dei globuli.

Rossi ediminuisce durante la maturazione. Il recettore agisce grazie ai complessi JAK e STAT. I residui amminoacidici vengono fosforilati da JAK attivata dalladimerizzazione del recettore all'arrivo delligando. Il recettore fosforilato richiama la proteina STAT che viene fosforilata, dimerizza e arriva al nucleo dove agisce come fattore di trascrizione. Il recettore può attivare anche la cascata di fosforilazione delle MAPK senza utilizzare STAT.

10. Cross-talk

Il fenomeno del cross-talk è l'attivazione di una via recettoriale che attiva una seconda via. Ad esempio il recettore insulinico segnala per una via e può mediare