Comunicazioni cellulari

Specificità del recettore per l'ormone

Concentrazione locale dell'ormone (cioè la quantità di ormoni deve essere sufficiente affinché si attacchi)

Legame ormone - recettore: secondo quali criteri si forma?

Saturabilità: i recettori sono saturabili perché su ogni cellula ve ne sono un numero finito che varia tra poche e qualche migliaia

Affinità: del legame, quanto ormone e recettore si 'piacciono' a vicenda, riflettendo l'energia impiegata nella formazione del complesso ormone - recettore. È espressa numericamente da una costante k che indica la concentrazione di ligando (ormone) che occupa la metà di recettori (10^-9 - 10^-12)

Specificità: di un ormone al recettore, è espressione della struttura molecolare dell'ormone; ormoni diversi ma strutturalmente omologhi possono manifestare specificità crociata con altri ormoni.

Recettori: di superficie o di

membrana: interagiscono con ormoni IDROSOLUBILI (POLARI),A. perché non possono attraversare la membrana plasmatica e interagiscono con i recettori di superficie, che sono intracellulari e ci sono perché le molecole non possono passare attraverso lo strato membranoso e poi una volta entrati incontrano i recettori intracellulari.

Molti ormoni hanno delle proteine TRASPORTATRICI che forniscono il viaggio degli ormoni nella circolazione sanguigna: queste sono le PROTEINE CARRIER e servono anche per stabilizzarlo e regolarlo nella disponibilità degli ormoni, specialmente quelli idrofobici.

Tra i segnali LIPOSOLUBILI ricordiamo (agiscono con i recettori intracellulari):

• cortisolo
• T4 tetraiiodiotironina
• Vitamina D3

Tra i segnali IDROSOLUBILI ricordiamo (agiscono con i recettori di superficie, per loro è più semplice viaggiare nel sangue che è idrosolubile nel complesso):

• Adrenalina
• Noradrenalina
• Serotonina
• Ormoni

ipofisari - Paratormone - SEGNALI LIPOSOLUBILI -> recettori intracellulari I recettori intracellulari si distinguono in: - RECETTORI CITOPLASMATICI, che stanno nel citoplasma - RECETTORI NUCLEARI, che stanno nel nucleo I segnali liposolubili sono quelli che regolano la trascrizione genetica nel nucleo e quindi migrano sempre lì. Il recettore intracellulare presenta due domini fondamentali: - HORMON - BANDING SITE: dominio in cui si lega l'ormone e forma il complesso ormone - recettore - BANDING - SITE: dominio in cui interagiscono con il DNA, cioè con il gene che deve regolare (in particolare regola il promotore, ovvero presenta la sequenza promotrice del gene di cui deve regolare la trascrizione) Il recettore passa da una conformazione chiusa ad una aperta, nel momento in cui si ha il legame dell'ormone, finché se ne va via la struttura inibitoria. Questa fa sì che il DNA binding domain si affaccia e questo fa sì che si

inneschi la regolazione positiva (maggiorparte dei casi) o negativa (bloccando la trascrizione). Si ha quindi una trascrizione primaria che comporta poi l'attuazione della trasduzione del mRNA e la produzione della proteina. Poi questa trascrizione secondaria si può avere la produzione di una proteina che a sua volta può fingere da fattore di trascrizione di altri geni.

SEGNALI IDROSOLUBILI -> recettori di membrana

Si distinguono in:

Collegati a CANALI IONI

1. Collegati a PROTEINE G
2. Aventi ATTIVITÀ ENZIMATICA

Sono recettori che fungono da canali e sono formati da diverse subunità, in particolare:

1. 5, che si associano per formare un canale. Il dominio effettore è intracellulare e il dominio accettore è extracellulare. Il legame ormone - recettore avviene all'esterno e l'attacco comporta il passaggio di ioni mediante una modificazione del canale ionico.

Es. il calcio Ca ha una maggiore concentrazione

all'esterno (in particolare nell'ordine delle millimoli) ed è fondamentale mantenere la sua concentrazione interna bassa nel REL. In particolare il calcio intracellulare ha concentrazione nell'ordine dei 100 nanomolare circa. Si generano dunque pompe ioniche che fanno passare gli ioni da una parte all'altra mediante un processo di trasduzione del segnale. Struttura tipica di una proteina G, formata da tre porzioni: una porzione extracellulare che interagisce con l'ormone, una porzione intracellulare a sette domini transmembrana che attraversa la membrana stessa adempiendo a diverse funzioni e una porzione intracellulare interna che corrisponde al dominio effettore. PORZIONE EXTRACELLULARE: dominio accettore PORZIONE INTRACELLULARE A SETTE DOMINI PORZIONE INTRACELLULARE INTERNA: dominio effettore Affinché si abbia l'interazione ormone - recettore è necessaria la formazione del secondo messaggero che permette

Al primo messaggero una risposta AMPLIFICATA ela formazione di una reazione a catena. Tra i secondi messaggeri che incontreremo più spesso ci sono gli ioni Ca e cAMP (AMPciclico). Quest'ultimo si forma a partire dall'ATP che per idrolisi perde due gruppi fosfato e ciclizza per opera di un particolare enzima che catalizza questa reazione: ADENILATO CICLASI. La cAMP non può rimanere così in eterno: lo cAMP fosfodiesterasi rende non funzionale l'cAMP. Come funziona l'cAMP come secondo messaggero?

CICLO cAMP

Le proteine G sono chiamate così perché legano il GTP quando sono inattive. Sono formate da 3 subunità, di cui una di questa lega appunto il GTP. Quando arriva l'ormone (segnale), esso interagisce con il recettore associato alla proteina G e ne determina una modifica della conformazione strutturale che diffonde nelle subunità specifiche fino alla proteina G. La subunità α della proteina G, legante in

La proteina GTP si attiva e si stacca dalla proteina G, in particolare dalle altre due subunità β e γ. Quando si lega l'ormone avviene anche l'idrolisi del GTP in GDP con liberazione di energia. Il GDP quindi si attacca alla proteina G e la fa attivare. Si crea quindi con il distacco di α un'interazione tra l'ADENILATO CICLASI e la proteina G: l'adenilato si attiva e catalizza la conversione dell'ATP in AMP, poi la ciclizza e forma cAMP. Contemporaneamente la subunità α, avente attività ATPasica, fosforila il GDP della proteina G e lo trasforma in GTP riportando la proteina G allo stato inattivo. Il segnale si spegne. Questo è importante perché la proteina G non può rimanere sempre attiva.

Il cAMP può avere diversi effetti nell'organismo umano, in particolare può attivare le PKA, ovvero le PROTEINE CHINASI A, in particolare serin/treoinin chinasi e tirosin chinasi.

(le chinasi sono proteine che trasportano gruppi fosfati mediante il processo di fosforilazione). Una proteina chinasi A è formata da quattro subunità: due sono REGOLATORIE a cui si lega l'ormone e quando ciò avviene esse si staccano dalle altre due, mentre due sono CATALITICHE che vengono attivate successivamente perché si staccano le regolatorie.

SEGNALI OFF – SEGNALI DI SPEGNIMENTO

SERINA / TREONINA FOSFOPROTEINA FOSFATASI

• FOSFATASI I/IIA/IIB/IIC (rimuovono gruppi fosfato)
• FOSFODIESTERASI (inibiscono cAMP)

Altro secondo messaggero importante è il calcio. Meccanismi di regolazione della concentrazione del calcio grazie al cAMP esistono grazie alla coesistenza di antiporto con il sodio Na (all'interno di una cellula il sodio entra e il calcio esce). Questi sono comunque meccanismi che richiedono energia in quantità seppur limitata perché le cariche si equagliano (2Na VS 1Ca ). Il calcio all'interno del

citoplasma è immagazzinato nel REL (reticolo endoplasmatico liscio) nei mitocondri (matrice). Esistono segnali recettoriali che hanno come secondo messaggero il calcio. Ad esempio, una molecola di INOSITOLO TRIFOSFATO (IP) interagisce con il recettore associato ad una proteina G e permette l'attivazione di FOSFOLIPASI C che scinde IP in PIP e DAG (diacilglicerolo). Il PIP mobilizza il calcio e ne aumenta la concentrazione intracellulare, ovvero fa in modo che il calcio venga rilasciato dal REL. Il calcio liberato si lega alla proteina CALMODULINA e può svolgere la sua funzione nella cellula. Invece, il DAG attiva la proteina chinasi C che fosforila specifiche proteine. Sono recettori associati ad enzimi o essi stessi enzimi: sono quelli anche associati a fattori di crescita. Questi recettori possono essere causa di tumori perché mutazioni a livello recettoriale possono stravolgere il riconoscimento di un ormone a livello di una particolare cellula bersaglio e quindi il non riconoscimento dell'ormone fa inmodoche il recettore non si stacchi mai e rimanga sempre attivo, continuando a funzionare. Questo accade nel caso di carcinomi della mammella o della prostata. Esistonocomunque farmaci che prevengono questo e inattivano il recettore impazzito. L'attività di questi recettori è principalmente CHINEASICA. Hanno la stessa struttura delle proteine G: dominio extracellulare a cui si lega l'ormone e dominio intracellulare con attività catalitica in quanto lo stesso recettore è anche enzima chineasico. DIMERIZZAZIONE E AUTOFOSFORILAZIONE DEL RECETTORE La molecola si lega al recettore. Il legame della molecola segnale avvicina e dimerizza il recettore tanto che una volta dimerizzato avviene una auto fosforilazione del recettore che è attivo al 100%. Quindi avviene un'ulteriore attivazione. Esso a sua volta fosforilerà nuove molecole di substrato. Esistono mutazioni per cui il sito catalitico non ha bisogno di interazione per essere attivato, ma

è già attivo e non si spegne fisiologicamente.

SMALE GTP – binding protein

La proteina RAS da inattiva diventa attiva e innesca i segnali a valle per fosforilare. Un’altra proteina è la GRP - 2 che è una proteina adattatrice.

Un’altra importante cosa da ricordare sono le MAP CHINASI (MAPK) che vengono attivate dalle RAS che non hanno la capacità di trasferire gruppi fosfati alle MAPK mediante fosforilazioni che le attivano. Le MAPK possono dar luogo ad un segnale che può influenzare la trascrizione genica e fungere da fattori di trascrizione in maniera indiretta.

DENSIBILIZZAZIONE DEL RECETTORE

Una volta che l’ormone ha interagito con il recettore, si forma il complesso ormone – recettore. Se tutti hanno occupato il loro recettore e quindi non ci sono più recettori da occupare, la cellula si dice REFRATTA