1. Trasduzione del segnale

REAZIONI AVVERSE DEGLI ANALOGHI GC

Un eccessivo aumento della concentrazione di analoghi dei GC in circolo, per un tempo

prolungato comporta la comparsa di diversi effetti collaterali tra i quali:

- Problemi metabolici come Iperglicemia e conseguente diabete ed insulino-resistenza ed

ipertensione

- Poly-ubiquitinazione delle proteine muscolari per degradazione ed utilizzo degli aas per

scopi gluconeogenici = perdita massa magra.

- Mobilitazione degli acidi grassi dal tessuto adiposo con conseguente accumulo di grasso

a livello viscerale

- Aumento della produzione di androgeni con conseguente irsutismo, impotenza, acne,

aumento della ritenzione idrica.

- Insonnia (ricordiamo che il cortisolo è l’ormone dello stress) e problemi

comportamentali. 9

- Problemi osteomuscolari, il cortisolo promuove l’attività degli osteoclasti con

conseguente osteoporosi.

La ricerca è oggi orientata al mantenimento dell’azione dei GC su NFkB senza indurre gli

effetti trascrizionali dati dalla trans-attivazione delle proteine anti-infiammatorie, con effetti

collaterali di natura metabolica, e, come evidenziato negli ultimi anni, dall’azione di cis-

repressione.

APPROFONDIMENTO: IL SISTEMA RENINA-ANGIOTESTINA-ALDOSTERONE

L’aldosterone è un ormone mineralcorticoide (prodotto dalla corticale del surrene) che promuove

l’up-take di Na+ e Cl- a livello renale. Il riassorbimento di sali comporta l’ingresso di H2O per

osmosi ed un’incremento di volemia. Il segnale che stimola le cellule della corticale del surrene a

produrre e secernere aldosterone è rappresentato dall’Angiotensina II che si ottene

enzyme)

dall’Angiotensina I per azione dell’enzima ACE (angiotensin-converting presente a livello

dell’endotelio renale ed alveolare. L’angiotensina I a sua volta si forma a mediante idrolisi

dell’angiotensinogeno operata dalla renina (erroneamente definita ormone) secreta dalle cellule

iuxtaglomerulari del rene.

L’aldosterone va ad agire sulle cellule del TCD per favorire un aumento della pressione sanguinea

e, con un meccanismo a feed-back negativo, ridurre il rilascio di renina.

Ai soggetti affeti da ipertensione vengono somministrati ACE inibitori per ridurre i livelli di

angiotensina II e quindi di aldosterone. 10

Trasduzione del segnale mediata da recettori di membrana

I ligandi di questi recettori sono molecole idrofiliche localizzate all’esterno della cellula.

Prenderemo in considerazione:

Recettori accoppiati a proteine G

• Recettori con un singolo dominio transmembrana (i) con attività enzimati intrinseca e (ii)

• privi di attività enzimatica intrinseca.

Recettori accoppiati a proteine G

(che attivano adenilato-ciclasi)

I GPCR (G Protein Coupled Receptors) sono definiti anche recettori 7 passi o recettori

metabotropici. Ligandi bioattivi che legano questo tipo di recettore sono ad esempio il

Glucagone e l’Adrenalina.

Il genoma umano codifica per circa 350 GPCR che rispondono ad ormoni, fattori di crescita ed altri ligandi

endogeni. Gli effetti di molti stati patologici sono mediati da un signaling che coinvolge i GPCR per cui quasi la

metà dei farmaci attualmente sul mercato hanno come bersaglio questi recettori. Ne sono un esempio i β-

bloccanti prescritti per l’ipertensione, le aritmie cardiache, i glaucomi e l’emicrania.

Sono costituiti da 7 alpha-eliche trans-

membrana che formano dei loop citosilici ne

versante intracellulare e dei loop esterni nel

versante extracellulare; l’estremo N-terminale

è rivolto all’esterno della cellula mentre

l’esterno C-terminale verso il citosol.

L’estremo C-terminale contiene residui di Ser e

Thr (aas con gruppi funzionali ossidrilici) che

sono facilmente fosforilabili. La fosforilazione

a livello di questi residui comporta una

modificazione conformazionale del recettore

che lo rende meno sensibile al ligando (si dice

che il recettore viene silenziato).

Le proteine G costituiscono una superfamiglia di proteine leganti nucleotidi guanilici (GTP e

GDP). Sono per lo più proteine eterotrimeriche con:

- una subunità α capace di legare GDP o GTP ed in possesso di attività GTP-asica;

- Una subunità β;

- Una subunità ɣ

Fanno parte della superfamiglia delle proteine G anche piccole proteine monomeriche come RAS (oncoproteina

coinvolta nel signaling insulinico e nella divisione cellulare), ARF e Rab (coinvolte nel traffico vescicolare),

Ran (traffico nucleare) e Rho (timing del ciclo cellulare). 11

La subunità α è ancorata al foglietto interno della membrana plasmatica mediante un’ancora

di palmitile (C20) mentre la subunità β è ancorata tramite un’ancora di farnesile (C15) . La

1

presenza di un’ancora idrofobica conferisce a queste proteine la capicità di scorrere lungo la

membrana.

Ciclo funzionale delle proteine G eterotrimeriche

Al recettore non attivato è associata la proteina G trimerica con la subunità α legata al GDP. Il

legame del ligando extracellulare al recettore (ad esempio l’adrenalina al recettore β-

adrenergico) determina una modificazione conformazionale del recettore che si trasmette

anche alla proteina G determinando un aumento di affinità della subunità α per il GTP che vi

si lega scalzando il GDP. Il legame con il GTP determina il distacco del dimero βɣ dalla

subunità α che diviene quindi una subunità α stimolatoria. La sub alpha stimlatoria prende

contatto ed attiva l’adenilato ciclasi che catalizza la ciclizzazione dell’ATP in cAMP. La

reazione avviene mediante formazione di un legame ciclico intramolecolare di tipo

fosfodiestere tra il gruppo -OH in posizione 3 ed il gruppo -P legato al carbonio in posizione

5 (legame 3’,5’-fosfodiestere) con allontanamento di un gruppo pirofosforico. La reazione è

resa irreversibile dalla successiva azione di pirofosfatasi inorganiche. L’enzima

Fosfodiesterasi catalizza la degradazione di cAMP ad AMP. Tale enzima è inibito da alte

concentrazioni di caffeina: il ben noto effetto stimolatorio di questa molecola, infatti, è

strettamente legato agli alti livelli di cAMP che è in grado di produrre.

Da unità isopreniche che formano una catena.

1 12

La subunità alpha possiede un’attività GTPasica intrinseca che agisce come un timer interno,

rendendo quindi necessaria la continua stimolazione ormonale per mantenere elevati livelli di

cAMP. Mediante questo meccanismo autolimitante è in grado di staccare l’ultimo gruppo

fosfato dal GTP che diventa GDP, ciò comporta il distacco dall’adenilato ciclasi ed il legame

con il dimero βɣ. La proteina G trimerica con legato il GDP si legherà quindi nuovamente al

Recettore in attesa che arrivi un nuovo segnale.

Come agisce il cAMP?

L’ a z i o n e p r i n c i p a l e d e l c A M P c o n s i s t e

nell’attivazione di un gruppo di proteine chinasi note

come PKA (protein chinasi cAMP dipendenti), enzimi

che utilizzano ATP per fosforilare determiante

proteine, modulandone l’attività. Allo stato inattivo la

PKA è un tetramero (C R ) costituito da due subunità

2 2

catalitiche ‘C’ e due subunità regolatrici ‘R’,

strettamente correlate tra loro a formare due

eterodimeri tenuti insieme dalla proteine AKAP. La

proteina AKAP, oltre ad unire le subunità, ancora PKA

ad alcune strutture cellulari come la membrana

nucleare o i filamenti di actina. Ogni subunità

regolatrice lega 2 molecole di cAMP. Il legame del

cAMP alle subunità regolatrici determina un

cambiamento conformazionale che consente il rilascio

delle subunità catalitiche che possono agire

fosforilando vari enzimi.

La trasduzione del segnale mediata dall’adenilato ciclasi comporta una serie di passaggi che

amplificano notevolmente il segnale ormonale originale. Inizialmente il legame di una

molecola di ormone al suo recettore attiverà la subunità alpha stimolatoria di una proteina G

che andrà ad attivare una molecola di adenilato ciclasi che formerà diverse molecole di

cAMP (inizio dell’amplificazione) ogni 4 molecole di cAMP attiveranno 2 subunità cataliche

della PKA (quindi se ho 20 cAMP ottengo 10 PKAattive) che andranno ad agire su vari

bersagli. L’effetto di questa cascata consiste nell’amplificazione di diversi ordini di

grandezza del segnale ormonale e spiega perché anche una bassa concentrazione di ormone

sia sufficiente ad innescare una risposta intensa.

Come agisce la PKA?

Attraverso 3 vie:

Attivazione della Fosforilasi chinasi b- La PKA fosforila la Fosforilasi chinasi b (b=forma

• defosforilata inattiva) convertendola nella sua forma attiva Fosforilasi chinasi a. La

fosforilasi chinasi fosforila a sua volta la Glicogeno fosforilasi. La Glicogeno fosforilasi

inizia liberare dal glicogeno molecole di Glucosio-1P mediante la reazione di fosforolisi:

rottura del legame alpha-1,4 del glicogeno con ingresso di una molecola di Pi (essendo già

fosforilato ho risparmiato una molecola di ATP e non diffonde attraverso la membrana).

Una fosfoglucomutasi caalizza quindi il trasferimento del gruppo fosforico dalla posizione

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1 alla posizione 6. A questo punto, solo nel

fegato, è presente una Glucosio-6-fosfatasi che

toglie il gruppo fosfato permettendo al glucosio

di uscire dalla cellula. Nel muscolo non è

presente la glucosio-6-fosfatasi ed il glucosio

ottenuto dalla gluconeogenesi intraprenderà la

via glicolitica ed in parte verrà completamente

ossidato, in parte andrà incontro a

fermentazione portando comunque

all’ottenimento della quantità di ATP necessaria

alle richieste. Il muscolo inoltre non presenta

recettori per il glucagone ma solo per

l’adrenalina. Attraverso questa via è possibile

alzare la glicemia in maniera rapida, ottenendo

grammi di glucosio in circolo nell’arco di

millisecondi.

Inattivazione della Glicogeno sintasi - PKA

• fosforila la Glicogeno sintasi inattivandola.

Inattivazione delle Fosfoproteine-fosfatasi - è

• inoltre necessario inattivare le Fosfoprotein-

fosfatasi (PP1) che potrebberro rimuovere i

gruppi fosfato inseriti dalla PKA. Per fare

questo la PKA attiva, fosforilandola, una

proteina chiamata Inibitore I che inattiva le

Fosfoproteine-fosfatasi.

Questi effetti del cAMP mediati dalla PKA, mediante eventi di fosforilazione-attivazione,

appartengono alla VIA RAPIDA in quanto si basano sull’utilizzo di enzimi già presenti nella

cellula.

Il cAMP può mediare anche un’azione lenta agendo a livello del DNA per aumentare la

sintesi degli