Farmacognosia - Modulo I

MODULO I

Campana

RECETTORE: componente di una cellula che interagisce con un farmaco dando inizio alla catena di eventi biochimici che portano agli effetti farmacologici osservati.

Sono responsabili della selettività.L'interazione tra farmaco e recettore è responsabile degli effetti farmacologici e degli effetti indesiderati.

Il canale ionico può essere bloccato o modulato. L'attività dei recettori può essere modulata da da molecole agoniste o antagoniste.Gli enzimi invece possono essere modulati da inibitori (che ne inattivano l'attività) oppure da falsi substrati che ne bloccano l'attività enzima dica.Nel caso dei trasportatori con falso substrato vi è un accumulo anormale di prodotto all'interno della cellula.

Vi sono diversi modi per classificare i recettori:

1. POSIZIONE recettori di membrana o citoplasmatici
2. TEMPO D'AZIONE i recettori canale hanno risposta immediata membrana, mentre altri devono tradurre il segnale e impiegano più tempo.
3. TIPOLOGIA
   • canali ionici (ionotropi)
   • recettori accoppiati a proteine G, nello primo step rientra un'interazione con una proteina G, che modula un canale o un'effettore
   • Recettori accoppiati alla tirosina chinasi; hanno una cascata di segnali molto complessa, sono anche detti recettori dei fattori di crescita. L'effetto cellulare sembrerebbe quello di maggiore replicazione e la loro regolazione per questo deve essere molto stretta e non può essere completamente inibita.
   • Recettori intracellulari o nucleari, i cui effetti si osservano dopo alcune ore.
4. STRUTTURA
   • tutti i recettori canale sono costituiti da 4 o 5 attraversamenti tras-membrana. La catena polipeptidica attraversa più volte la membrana tanto da formare un poro, un canale.
   • Tutti i recettori accoppiati alle proteine G sono formati da 7 attraversamenti trans membrana. Tutti hanno il loop citoplasmatico (sequenza amminoacida che collega gli attraversamenti trans membrana) che collega il quinto e sesto attraversamento, più lungo degli altri, nel quale risiede la proteina G, che comunica in questa posizione con i recettori citoplasmatici.
   • I recettori tirosina chinasici hanno una struttura semplicissima, sono un unico attraversamento trans membrana. Nella parte intracellulare vi è un dominio, sequenza ricca di tripisne. Essa rappresenta il dominio catalitico del recettore.
   • Recettore nucleare, qui ovviamente non vi è un attraversamento di membrana, ma vi sono dei domini: un dominio di legame con il legando, un dominio di interazione con il DNA. Si possono paragonare a dei fattori di trascrizione.

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RECETTORI CANALE

I recettori canale sono canali attivati da ligandi che consentono il passaggio selettivo di ioni secondo gradiente elettrochimico. Si tratta di complessi macroproteici transmembranari che formano il canale, la cui apertura è regolata da ligandi endogeni o da farmaci.

L’apertura del canale determina rapidi cambiamenti di conformazione, indice flusso ionico che modifica le concentrazioni intracellulari ioniche e il potenziale elettrico transmembrana.

Tipi di recettori:

• Colinergici nicotinici (legano l’acetilcolina)
• GABA A e C, che legano il GABA (acido gamma ammino butirrico)
• Recettori per la glicina
• Ionotropi per il glutammato
• 5.HT3 per la serotonina

Gli stimoli attivatori dei canali ionici sono chimici (i ligandi che si legano permettono l’apertura del canale) o fisici (la depolarizzazione di membrana permette l’apertura o chiusura del canale).

RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G

1. Il primo canale a 7 domini di membrana è il recettore della rodopsina, che è situato a livello dei bastoncelli e permette la visione (accoppiato alle proteine G).
2. Il canale GABA B è una particolarità di queste famiglie. Esso è un dimero; la parte B1 lega il legando (GABA), mentre B2 instaura legame con la proteina G. B1 e B2 sono 2 recettori accoppiati a formare un dimero. Quando il legando GABA entra nella tasca recettoriale B1 si chiude.

Composizione del recettore:

• Dominio extracellular
• Dominio di membrana (transmembrana)
• Dominio intracellulare
• Poro acquoso
• Filtro selettivo
• Gate

PROTEINA G

Proteina che lega GTP, attività GTPasica, che viene trasformata in GDP, perdendo un fosfato.

La proteina è formata da 3 subunità (alfa, beta e gamma), di cui solo alfa ha attività GTPasica (scindere GTP in GDP+P). Beta e gamma hanno anch’esse il loro effetto, si trovano associate a formare un complesso beta-gamma, sono idrofobiche e ancorate al suolo cipidicoesterno della membrana. L’attacco del ligando al recettore ne stimola solo una via, ma 2 o più. La subunità alfa ancora la proteina al recettore. Quando il ligando contrae legame con il recettore si ha un cambiamento conformazione. La subunità alfa si stacca da beta e dalla gamma.

enzimatica: sono tirosina chinasi, ovvero enzimi capaci di catalizzare il trasferimento di un gruppo fosfato dall’ATP a substrati proteici su residui di tirosina.

L’attività enzimatica è molto regolata, in assenza del ligando è inibita, mentre il legame con il fattore di crescita nella porzione recettoriale extracellulare rimuove questa inibizione.

A sua volta l’attività chinasica innesca una cascata di reazioni biochimiche all’interno della cellula che si traducono in risposte funzionali.

Le fasi precoci del processo di conversione del segnale extracellulare in risposte intracellulari vengono definite TRADUZIONE DEL SEGNALE.

I recettori per i fattori di crescita sono tirosina chinasi a struttura modulare. Costituiscono una famiglia di proteine con una comune struttura di base, hanno una porzione N terminale extracellulare, una singola regione idrofobica che attraversa la membrana plasmatica e un dominio citoplasmatico, sede dell’attività regolatoria e catalitica tirosina chinasica.

La maggior parte dei recettori noti è costituita da una singola catena polipeptidica, fanno eccezione il recettore per l’insulina, tetramerico e quello dell’HGF (fattore di crescita degli epatociti, dimerico, e i loro omologhi).

In modo schematico i recettori vengono articolati in 5 domini funzionali:

• Dominio extracellulare: comprende il sito di legame ad elevata affinità per il fattore di crescita (ligando endogeno). È formato da alcune centinaia di amminoacidi, contiene numerosi siti di glicosilazione, residui di cisteina (responsabili del folding proteico) e motivi strutturali che variano da recettore a recettore.

• Dominio transmembrana: è costituito da circa 25 residui idrofobici che attraversano il doppio strato lipidico. Il dominio è nella porzione intracellulare seguito solitamente da una serie di residui basici che fungono da segnale di ancoraggio alla membrana.

• Dominio iuxtramembrana (o intracellulare): nella parte citoplasmatica, comprende una cinquantina di amminoacidi (ricchi di tirosina), ed è sede di importanti funzioni regolatorie. Questa regione è coinvolta nel coordinamento della traduzione del segnale da parte del recettore e dei processi legati al recettore, un processo detto transmodulazione. La fosforilazione è di questo tipo ed è catalizzata dalla proteina chinasi C attivata dal DAG e da ioni calcio.

• Dominio catalitico: responsabile dell’attività chinesica, formato da circa 250 amminoacidi, è in alcuni casi interrotto da una regione a funzione regolatoria, omologa tra tutti i recettori.

• Coda C terminale: contiene in media 250 amminoacidi e ha lunghezza e funzioni variabili nei diversi recettori, è il segmento che nel recettore attivato lega i trasduttori intracellulari del segnale.

COME AVVIENE L’ATTIVAZIONE

Quasi tutti i recettori tirosina-chinasici a seguito dell’interazione ligando-dominio extracellulare dimerizzano, formando un OMO o ETERO dimero. Tale dimerizzazione attiva delle chinasi specifiche che transfosforilano il recettore nel suo dominio intracellulare: sono le tirosine ad essere fosforilate. Si verifica la reciproca fosforilazione in tirosina (transfosforilazione) tra i recettori dimerizzati. Una volta attivate le chinasi, inducono la cascata del segnale, finemente controllata.

In alcuni casi la formazione di dimeri richiede interazioni complesse con altre molecole associate alla membrana. La dimerizzazione stabilizza lo stato attivo della chinasi e porta in sua prossimità il dominio intracellulare di un altro recettore. In questo caso si verifica la transfosforilazione dei recettori a livello dei residui di tirosina situati sia all’interno che all’esterno del dominio catalitico. La transfosforilazione forma siti di ancoraggio che sono riconosciuti con alta affinità dai trasduttori citoplasmatici del segnale contenente specifici domini. L’attivazione della tirosina chinasi in assenza della trans/autofosforilazione, non è sufficiente ad indurre effetto biologico.

Tra i trasduttori intracitoplasmatici il più comune è il dominio SH2, che riconosce e lega corte sequenze amminoacidiche contenenti una tirosina fosforilata. La porzione C terminale del dominio riconosce i 3 amminoacidi C terminali della fosfotirosina (tirosina fosforilata). Questo permette un’associazione alta da affinità tra proteine contenenti domini SH2 differenti e specifiche fosfotirosine presenti nella sequenza recettoriale. Soltanto infatti la maggior parte dei recettori tirosina chinasi sono portati dal segnale di consenso possee fosforilata, e seguito dell’attivazione del recettore. Le tirosine sono situate nella coda C terminale del dominio iuxtramembrana o in quello catalitico.

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