Domande Farmacologia e farmacognosia

La proteina G eterotrimerica

La proteina G eterotrimerica è formata da 3 subunità (alfa, beta e gamma) ancorate alla membrana tramite ancore lipidiche dove la subunità alfa è quella con attività GTP-asica poiché in funzione del fatto che essa leghi GTP o GDP si ha l'attivazione o l'inattivazione della proteina stessa.

Inoltre, esistono diverse subunità alfa come:

• As: promuove la sintesi di cAMP attivando l'adenilato ciclasi
• Ai: inibisce l'attivazione dell'adenilato ciclasi e quindi inibisce la produzione di cAMP
• Ao: inibisce l'attivazione dei canali per il calcio
• Aq/11: attiva la fosfolipasi C generando importanti secondi messaggeri come il diaglicerolo e l'inositolo 3 fosfato. Infatti, la fosfolipasi C, dall'fosfatidilinositolo è in grado di formare DAG, che può attivare la protein chinasi C, e PIP3, che permette un aumento di calcio intracellulare.

Nel momento in cui la fosfolipasi C viene attivata e il...

DAG che si forma necessita di un aumento di calcio per poter attivare la protein chinasi C e questo è reso possibile dal secondo messaggero prodotto dalla fosfolipasi C che è il PIP3, che consente di attivare i canali per il calcio. Una volta che il calcio intracellulare ha aumentato le sue concentrazioni può legare la calmodulina, formando il complesso Ca-calmodulina che può andare ad attivare la protein chinasi C. Quest'ultima infatti idrolizza ATP e utilizza l'energia per fosforilare altre proteine.

- A11/13: attiva le proteine Rho

Tuttavia, le subunità beta e gamma non hanno ruolo solo passivo ma esse possono andare a fosforilare alcune proteine, piuttosto che interagire con propri effettori, oppure possono attivare MAP chinasi o stimolare alcune fosfolipasi C.

Nel momento in cui il recettore lega il suo ligando esso subisce una modifica conformazionale che porta a modificare il terzo segmento transmembrana e l'estremità C-terminale.

quindi il legame del ligando al recettore provoca l'attivazione del recettore stesso, ma anche un cambiamento conformazionale a livello della proteina G che si attiva. Infatti, con il recettore attivato la subunità alfa che legava il GDP ora lega il GTP e questo porta alla dissociazione delle subunità beta e gamma dalla subunità alfa. In questo modo la subunità alfa può andare a regolare l'attività di altri enzimi come l'adenilato ciclasi che viene attivato con l'interazione della subunità alfa-GTP e può sintetizzare cAMP e PPi (pirofosfato). Nel momento in cui la subunità alfa idrolizza il GTP a GDP torna nello stato inattivo e le subunità beta e gamma tornano ad associarsi. Il cAMP viene poi degradato a AMP grazie a una fosfodiesterasi e sono concentrazioni elevate di cAMP che attivano tale enzima, quindi è il cAMP stesso a esercitare un controllo di "contenimento" del suo stesso livello.

Generalmente alle proteine G si trovano associate:

• Proteine attivatrici: in questo caso è proprio il recettore a 7 domini transmembrana essere il GEF, cioè la proteina che attiva la proteina G
• Proteine disattivartici: chiamate GAPa+s2

Il cAMP è molto importante perché permette di attivare i canali per il calcio e per il sodio, ma anche per attivare la PKA (protein chinasi cAMP dipendente). Tale chinasi è formata da due domini regolatori e due domini catalitici e a basse concentrazioni di cAMP questi due domini si trovano associati e l'enzima è inattivo. Infatti, in questo caso la subunità regolatoria, presentando uno pseudosubstarto privo di un OH fosforilabile, lega il sito attivo dei domini catalitici impedendo l'attività catalitica stessa. Tuttavia, nel momento in cui le concentrazioni di cAMP aumentano, due molecole di cAMP si legano ad ogni subunità regolatoria favorendo il distacco delle

subunità regolatorie e delle subunità catalitiche, liberando quindi il sito catalitico che ora può riconoscere un OH di una serina, treonina o tirosina della sequenza segnale e fosforilarla. Infatti, la chinasi è un enzima in grado di trasferire un gruppo P dall'ATP a un residuo OH di un amminoacido, fosforilando la proteina stessa e modificandone la sua attività. Questo ci fa capire che l'attivazione di un recettore accoppiato a proteine G porta ad una amplificazione del segnale con possibilità di avere diversi punti di controllo prima di arrivare al prodotto finale, infatti: - Recettore attivato dal ligando attiva diverse proteine G - Ogni proteina G, se presenta la subunità as, attiva l'adneilato cicliasi che produce una serie di cAMP - Ogni cAMP può andare ad attivare una chinasi che a sua volta può andare a regolare l'attività di altre proteine Quindi, da un singolo ligando che ha legato il suo.

recettore il segnale si amplifica notevolmente grazie a questa cascata di eventi.

Interazioni farmaco-recettore: antagonisti reversibili e non reversibili; modulatori allosterici. Effetti sull'andamento delle curve concentrazione-risposta.

Le interazioni tra farmaco e recettore possono essere molto diverse e per questo si avranno anche effetti diversi. Infatti, il farmaco può fungere da antagonista, cioè avere un'efficacia intrinseca uguale a zero perché quando si lega NON dà nessuna attività biologica, ma il legame può essere reversibile o irreversibile. Infatti, il farmaco può competere per il legame con l'agonista endogeno e quindi la competizione la vince la molecola che ha più affinità e/o è presente in quantità maggiore. In funzione di questo se si lega un antagonista competitivo con legame reversibile è possibile scalzare l'antagonista aumentando notevolmente le concentrazioni di

agonista endogeno in modo tale che l'antagonista si dissocia dal recettore e si leghi l'agonista endogeno. In questo modo una volta che l'antagonista è stato scalzato l'agonista avrà la stessa efficacia e potenza. Proprio per questo è molto importante andare a definire la Dose-ratio cioè la concentrazione di agonista endogeno affinché questo possa legarsi al suo recettore sia in presenza di antagonista che in sua assenza. Infatti, graficamente si ottiene che la concentrazione di agonista in assenza di antagonista è più bassa, quindi la curva è spostata sulla sinistra, mentre in presenza di antagonista le concentrazioni per raggiungere lo stesso effetto sono maggiori e quindi la curva è spostata sulla destra.

Invece, se il farmaco è un antagonista irreversibile, si lega al recettore in modo covalente e questo provoca il blocco permanente dell'attività del recettore senza possibilità di

scalzare l'antagonista, quindi l'efficacia in questo caso diminuisce, perché non si riesce a raggiungere l'effetto massimo. Infine, nel caso di un modulatore allosterico esso si lega al sito allosterico, che è diverso dal sito attivo, quindi a mano a mano che il modulatore allosterico viene eliminato l'agonista può esercitare la sua attività biologica, ma nel momento in cui il modulatore è legato al recettore l'efficacia diminuisce. 4. Il fegato ed i processi di biotrasformazione e di eliminazione dei farmaci: concetti generali, effetto di passaggio e circolazione enteroepatica. Il fegato è l'organo maggiormente deputato ai meccanismi di biotrasformazione, ma non è l'unico, cioè quei meccanismi che consentono di rendere un farmaco maggiormente idrofilo (solitamente viene aggiunto un gruppo idrossile OH) in modo tale che questo possa essere eliminato a livello renale. Tuttavia, le reazioni diprevedono anche l'inattivazione di un principio attivo per modifiche chimiche, piuttosto che la formazione di molecole analoghe che presentano la stessa attività biologica oppure l'attivazione di un principio chimico per reazioni chimiche come nel caso dei profarmaci. Tutte queste reazioni avvengono appunto a livello del fegato, caratterizzato dal fatto che vi siano due vasi di entrata, l'uno che proviene dall'intestino e uno che proviene dal cuore, e un unico vaso di uscita, la vena porta che arriva a livello del cuore. Esso è caratterizzato da lobuli epatici a livello dei quali visono canicoli biliari dove vengono riversate sostanze che vanno a formare la bile che, dalla cistifellea, grazie a un dotto biliare comune arriva all'intestino. Il REL presenta un sistema ossidativo di citocromi P450 dipendenti, quegli enzimi deputati alla biotrasformazione di molecole e farmaci. Le reazioni di biotrasformazioni

Le reazioni che avvengono a livello epatico sono:

• Reazioni di fase 1: reazioni di ossidazione, riduzione ed idrolisi ad opera di diversi enzimi, tra cui il citocromo P450. Tali reazioni hanno lo scopo di aumentare l'idrofilia della molecola, solitamente con aggiunta di un gruppo idrossile, che però non sempre si nota nel prodotto finale.
• Reazioni di fase 2: reazioni di coniugazione che incrementano ulteriormente l'idrofilia della molecola. Queste reazioni possono avvenire su substrati già modificati da reazioni di fase 1 piuttosto che per aggiunta di piccole molecole.

La presenza di reazioni di fase 1 e 2 non indica che necessariamente il farmaco/la molecola debba subire le reazioni di fase uno e solo successivamente quelle di fase 2. Infatti, alcuni farmaci subiscono esclusivamente o in maggioranza le reazioni di fase 2, mentre in altri casi la fase 1 è propedeutica a quella di fase 2.

Le reazioni di fase 1 sono caratterizzate principalmente dall'ossidazione da parte di una classe

enzimaticache è la citocromo P450 in grado per la maggior parte dei casi di idrossile e le molecole in modo tale che queste risultino più idrofile e maggiormente eliminabili. Questa classe prende il nome dal fatto che lo spettro di assorbimento presenti un picco a 450nm e che l'attività catalitica può essere inibita dal CO che può spiazzare l'O2. I citocromi P450 sono indicati dal prefisso "CYP" a cui segue un numero, che indica la famiglia (omologia al 40%), una lettera che indica la sottofamiglia (omologia 55%) e l'ultimo numero che indica le isoforme (le sequenze variano solo di alcuni amminoacidi). Tutti i citocromi dal punto di vista 3D risultano molto simili soprattutto per il core idrofobico in cui si inserisce il ferro. I citocromi P450 per essere attivati necessitano di NADPH che si ossida a NADP+ liberando equivalenti riducenti che permettono la riduzione della citocromo p450 reduttasi che, a sua volta, permette

L'attivazione del citocromo P450 avviene grazie al trasferimento di un elettrone che si riduce a Fe2+. In questo stato di ossidazione, il ferro può legare l'ossigeno e, tramite il passaggio di equivalenti riducenti, si forma il farmaco-idro.