Biologia - Unità 6

RECETTORI DI SUPERFICIE

Divisi in

-accoppiati a canali ionici: il ligando si lega al recettore che è un canale ionico. Il legame altera

permeabilità del canale a ioni.

Normalmente è chiuso, l’interazione determina cambio conformazionale.

Può entrare uno o più ioni.

-accoppiati a proteine G: detti anche a 7 domini transmembranali. Attraversano 7 volte la

membrana plasmatica. La porzione carbossiterminale è interna e si associa con proteina G.

La proteina G è un complesso eterodimerico, a b gamma, ancorata alla membrana lipidica da

modi che. G perchè lega GTP.

Proteina G lega o GTP o GDP. La subunità alfa è un enzima, scende GTP in GDP+ gruppo fosfato.

Normalmente quando non c’è stimolazione cellulare, la proteina è inattiva.

L’attivazione fa si che rilasci GDP e riprenda GTP.

-accoppiati a enzimi: quando si legano alla molecola segnale, si attiva al recettore, ma è un enzima

quindi a livello citoplasmatico ha dominio catalitico. Sono monomerici se inattivi, arriva il ligando in

forma dimerica, fa avvicinare due monomeri. Si attivano, attivano dominio catalitico e parte

segnale.

C’è un sotto tipo che comprende recettori che si associano ad enzimi.

Ligando li attiva. Non hanno funzione enzimatica.

RECETTORI INTRACELLULARI

Cortisolo, testosterone, tiroxina, estradiolo. Tutti hanno anelli che li rendono idrofobici.

Sono ormoni diversi.

Vitamina D3, forma attiva della vitamina D, importante per regolare livelli del calcio. Viene fatta

partire da un derivato del colesterolo, avviene sia a livello della cute, del rene e del fegato.

Sono ormoni che hanno recettori intracellulari.

RECETTORI NUCLEARI

Hanno 3 domini: di legame al DNA, di legame al ligando, di attivazione (che interagirà con

apparato trascrizionale).

Poi c’è un dominio di legame al ligando. Di solito è complessato a una proteina inibitoria.

Una volta che si lega il ligando, induce rilascio della proteina, cambiamento conformazionale e

smaschera domini di legame al DNA. 10

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Il recettore una volta legato il ligando smaschera delle sequenze di

legame al dna, si va ad associare ad HRE. Di solito sono

duplicate, perchè il recettore è in forma dimerica.

Si forma complesso con RNA polimerasi, grazie alla essibilità del

DNA.

Abbiamo attivazione o inibizione di geni speci ci.

HRE sequenze di risposta speci che. (elemento di risposta

all’ormone).

Glucocorticoidi: esempio di ormoni con il loro recettore a livello

citoplasmatico quando non c’è legato ormone. Il recettore è

associato a una serie di proteine che hanno valenza inibitoria,

quando il ligando si lega, il recettore si dissocia, espone sequenze

di traslocazione nucleare e di interazione con dna, migra nel dna

sotto forma di dimero, si lega all’elemento in cis e inizia la

trascrizione.

Recettori accoppiati a canali ionici

L’esempio del recettore nicotinico (r. ionotropico) dell’acetilcolina (Na+, Ca2+): Neurotrasmettitore,

può avere recettore sia a canale ionico sia accoppiato a proteine G.

RECETTORE NICOTINICO: È un canale che può essere attraversato dal sodio e calcio.

Il recettore nicotinico è formato da 5 subunità, dove le alfa sono rappresentante due volte e sono i

siti di legame per acetilcolina.

Si apre canale ionico che permette passaggio di sodio e calcio.

Ogni subunità è composta da 4 alfa eliche trans membranali.

Quella che interviene nella chiusura e apertura del canale è ELICA M2, contiene residui

amminoacidici. Ci sono residui di leucina, aminoacido globulinoso.

Quando il canale è chiuso, è perchè le leucine sono ingombranti. Quando si lega acetilcolina, si ha

una torsione e la parte ingombrante delle eliche viene spostata.

Prima sporgono nel centro e poi vanno verso l’esterno, rendono canale più accessibile.

Al centro del poro Troviamo residui più piccoli polari.

L’acetilcolina determina movimento che apre il canale.

I recettori accoppiati a proteine G (GPCR)

1) Sette eliche transmembrana

2) Dominio N-terminale extracellulare (glicosilato, porzione che

lega le molecole)

3) Dominio C-terminale citosolico (legame della proteina G,

desensibilizzazione) 11

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Nell’uomo, almeno 350 recettori per ormoni, fattori di crescita e ligandi endogeni

Altri 500 sono per ligandi esterni come odori e sapori

Quasi il 50% dei farmaci sul mercato ha come bersaglio un recettore GPCR

Circa 150 sono i recettori ‘orfani’ (funzione sconosciuta)

Recettori a 7 domini per molecole diverse,

ma sull’estrema destra c’è una

sovrapposizione dei recettori. È quasi

perfetta, a prescindere da quale sia il ligando

la struttura del recettore è molto simile.

RECETTORE B ADRENERGICO, segnali diversi

per tessuti speci ci

β1, eccitatorio, a livello cardiaco e renale, media la

potenza e la rapidità della nostra azione sanguigna

β 2, inibitorio, a livello bronchiale, intestinale e

vasale, media rilassamento della muscolatura liscia

β 3, eccitatorio, a livello del tessuto adiposo,

stimola degradazione dei lipidi a scopi energetici.

Sono ancorati alla membrana plasmatica da ancore

lipidiche

Le proteine G

1) Legano nucleotidi guanilici (GTP e GDP)

2) Idrolizzano il GTP a GDP + Pi (la subunità alfa lo fa)

3) Sono di due tipi diversi:

• Trimeriche (subunità alfa beta gamma, accoppiate a recettore)

• Monomeriche (piccole proteine G, non accoppiate a recettore)

-le eterotrimeriche dopo il legame recettore-ligando, succede che la proteina G rilascia GDP, si

carica di GTP, la subunita alfa si dissocia, la subunità alfa va ad attivare altre proteine effettrici.

Succede che la proteina G si deve spegnere, attiva la sua attività idrolitica, idrolizza GTP a GDP, si

dissocia dalla proteina effettrice e ricostituisce proteina inattiva eterotrimerica.

Le proteine G monomeriche non sono legate direttamente al recettore. Legano GTP, stato GTP

bound, dopo che idrolizzano GTP tornano nello stato legante GDP e si inattivano. 12

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PROTEINE G ETEROTRIMERICHE

Sono proteine che hanno subunita alfa beta gamma. Si classi cano in sotto gruppi sulla base

della subunità alfa.

Esistono le proteine che hanno Galfa stimolatoria, Gs.

Determinano un aumento dell’AMP ciclico.

Subunità G inibitorie= determinano una diminuzione dell’AMP

ciclico. Possono anche agire su canali ionici o altri enzimi

esempio fosfodiesterasi

Subunità G Q= attivano un enzima, fosfolipasi C

Proteine G12/13=in realtà vanno ad attivare delle proteine

implicate in meccanismi migratori

Il recettore si attiva, ha un cambio conformazionale Che induce a

livello della proteina G il rilascio di GTP.

Se la condizione della cellula è ottimale, induce la dissociazione

della subunita alfa rispetto alle beta gamma.

Esistono altre proteine che intervengono nello scambio GTP-GDP

Per passare dallo stato inattivo allo stato attivo il GDP viene rilasciato. In realtà perchè questo

avvenga rapidamente, devono intervenire:

GEF fattori di scambio, proteine che facilitano rilascio di GDP per far si che GTP si leghi.

Ci sono GEF di tanti tipi.

GAP: la proteina G idrolizza GDP, per fare questo viene coadiuvata da proteina che attiva la sua

attività GDPeasica, che è la GAP.

RECAP

Abbiamo i recettori, si lega l’ormone, il recettore attivato si associa alla proteina G eterotrimerica,

questa proteina G viene modi cata e rilascia il GDP, si carica di GTP.

La subunità alfa si dissocia dalla beta gamma e va a interagire con proteina X 13

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La cascata di segnalazione del cAMP (proteina Gs)

Quando a valle della proteina G troviamo cAMP.

cAMP può essere attivato e si parla di subunità alfa Gs stimolatorie (si aumentano i livelli di

cAMP); mentre se si vuole spengere si parla di subunità alfa inibitorie, si ha così abbattimento dei

livelli del cAMP.

Proteine G alfa stimolatorie. Esempio del recettore dell’adrenalina. Un recettore a 7 domini

transmembranari; l’adrenalina si lega al recettore; con la porzione intracitoplasmatica, il recettore

va ad attivare la proteina alfa Gs (viene attivata con cambio conformazionale e rilasciato il GDP; si

lega il GTP); la proteina alfa si attiva, si dissocia dal complesso eterotrimetrico e va a inserirsi sul

adenilato Ciclasi. Questo a partire da ATP, porta alla formazione del cAMP.

Come si forma il cAMP? A partire dalla ATP, rilascio di pirofosfato, il residuo del nucleoside che

rimane ha una struttura ciclica, in cui il fosfato si pone a ponte tra il C-5’ e C-3’ del ribosio: questo è

il secondo messaggero. Il cui livello è dipendente dall’azione dell’adenilatociclasi, ma questo

AMPciclico può essere idrolizzato da delle fosfodiesterasi, che portano alla degradazione del

cAMP e portano alla formazione del nucleoside monofosfato. Questa idrolisi è piuttosto rapida.

cAMP è un secondo messaggero: a valle attiva una serie di effetti, che prevedono l’attivazione di

un’enzima, ossia il pKA (cAMP dipendente). pKA è una serino trionino chinasi: va a fosforilare i

suoi substrati su dei residui di Serina o trionina (aggiunge gruppi fosfato su residui di proteine). È

dipendente dalla cAMP: la pKA quando è inattiva è sottoforma tetramerica: ha 2 subunità

regolatorie, che hanno un’azione inibitoria sull’attività catalitica, e 2 subunità catalitiche.

Nella forma inattiva le subunità sono compressate. La pKA funziona sotto stimolazione di cAMP.

Quando si è incrementato i livelli di cAMP, 2 cAMP si legano per ogni subunità regolatoria.

Questo determina un distacco delle subunità catalitiche, e queste possono andare a fosforilare

substrati a valle, facendo progredire la segnalazione.

FUNZIONI DELLA pKA

La pKA fa tante cose: la pKA può andare a fosforilare altri enzimi e proteine.

La pKA può traslocare a livello nucleare, entra nel nucleo e può determinare attivazione della

trascrizione genica fosforilando la proteina CREB, la quale è una proteina che lega l’elemento di

risposta al cAMP; lega una regione regolatoria sul DNA, una regione che è elemento di risposta al

cAMP; ci saranno dei geni che rispondono all’aumentato livello del cAMP.

La CREB si lega al CBP, un coattivatore. Questo complesso andrà ad agire sul complesso della

RNA polimerasi II. 14

Le cascate segnalatorie hanno la caratteristica dell’ampli cazione: a partire da poche molecole a

monte, ho l’attivazione di molte molecole a valle. L’esempio della degradazione del glicogeno per

sintetizzare il glucosio (glicogeno è la riserva del glucosio d