Curs X - Receptori

download Curs X - Receptori

of 21

Transcript of Curs X - Receptori

5/24/2011

ReceptoriCaracterizare structural & funcional Comunicare (semnalizare) intercelular direct indirect prin molecule semnal Tipuri de molecule semnal (liganzi) hidrosolubile liposolubile Clasificare receptori1. Receptori membranari (pt. liganzi hidrosolubili) cu canal pentru ioni

cuplai cu proteine G cuplai cu enzime sau cu activitate enzimatic intrinsec

2.

Receptori intracelulari (pt. liganzi liposolubili)

Modaliti de desensibilizare a celulelor int

ReceptoriCaracterizare structural & funcional Sunt proteine (glicoproteine) cu rol n comunicarea intercelular D.p.d.v. structural posed cel putin 2 domenii care comunic prin tranziii conformaionale iniiate de fixarea ligandului. Astfel exist: domeniul de fixare a ligandului (ex. hormon) i domeniul care transfer (transduce) semnalul extern unui sistem efector intracelular, responsabil de producerea rspunsului biologic

Formarea complexului ligand-receptor (L-R) se bazeaz pe complementaritatea steric a partenerilor, se realizeaz prin interaciuni necovalente, i este reversibil (similar interaciunii enzim-substrat) Afinitatea receptorului pentru ligand este ilustrat de constanta de disociere (Kd) a complexului L-R, are aceai semnificatie cu KM, i are valoarea 10-10-10-6 (n acord cu conc. mici ale liganzilor). Numrul receptorilor este reglabil: o concentraie mare a ligandului timp ndelungat determin scderea nr. receptorilor (down regulation), ca urmare a reducerii sintezei lor i/sau a ndeprtarii celor existeni prin endocitoz. Uneori, la o expunere prelungit, are loc o cretere a nr. receptorilor (up regulation). Dei specificitatea unui receptor pentru ligandul specific este foarte mare este posibil legarea altor compusi cu structur asemntoare (analogi). Dac legarea analogului iniiaz un rspuns celular similar el este denumit agonist, iar dac legarea lui este neproductiv este denumit antagonist.

1

5/24/2011

Comunicarea intercelular Direct -prin jonciunea celulelor adiacente -prin interaciunea proteinelor de suprafa Indirect -prin semnale intercelulare

Tipuri de semnalizareLocala) contact-dependent: celula semnalizatoare expune pe suprafaa membranei molecule semnal care vor interaciona cu receptorii de pe celula int, cu care celula semnalizatoare vine n contact direct; b) paracrin: celula semnalizatoare secret molecule semnal (ex. interferon) n spaiul extracelular unde vor aciona asupra celulelor int vecine; c) autocrin: celula semnalizatoare secret molecule semnal care vor aciona pe receptori situai pe celule semnalizatoare de acelasi tip din vecintate; d) sinaptic: ntre 2 neuroni, prin intermediul neuromediatorilor.

a).

b).

c)

d)

2

5/24/2011

Tipuri de semnalizareLa distanexocrin: celula semnalizatoare (endocrin) secret molecule semnal (ex. hormoni) care sunt transportai la distan (de ctre sistemul circulator) pentru a ajunge la celulele int.

Comparaie ntre semnalizarea endocrin i sinaptic

Rapid Relativ lentHormonul este transportat de fluxul sanguin i apoi prin difuzie ajunge la celulele int Viteza impulsului electric 100m/sec; Neuromediatorul difuzeaz un canal); Legarea a 2 molecule de ACh de ctre cele 2 subuniti modificare conformaional i deschiderea a canalului => influxul ionilor de Na+ i efluxul ionilor de K+; determin o

Depolarizarea local a sarcolemei are ca rezultat activarea unui canal de Na+ voltaj-dependent (din vecintate) care va potena depolarizarea i va determina deschiderea unui canal de Ca2+ voltaj-dependent din reticulul sarcoplasmic adiacent => cuplarea excitaiei cu contracia muscular Canalul de ioni se nchide cnd scade concentraia Ach de la nivelul spaiului sinaptic, ca urmare a hidrolizei catalizate de acetilcolinesteraz

9

5/24/2011

Agoniti ai receptorilor Ach

Nicotina

Muscarina

Diferite conformaii ale receptorilor canale de ioni

a. Structura cuaternara a receptorului nicotinic al AChb. Porul receptorului nicotinic n seciunea prin subunitile alfa

10

5/24/2011

Sinapsa neuromuscular (receptori nicotinici ai ACh)

Patologie asociat receptorilor cu canale ionice Miastenia gravis Efectele Gazelor de lupt (DIPFP) Veninului de arpe: bungarotoxina

11

5/24/2011

Patogeneza miasteniei gravisFormarea de autoanticorpi anti-receptori ai ACh de la nivelul jonciunii neuromusculare Legarea anticorpilor la receptori, modificarea acestora i internalizarea lor prin endocitoz Reducerea marcat a numrului receptorilor pentru Ach Semne clinice n special slbiciune muscular episodic

Ali liganzi ai receptorilor ACh

12

5/24/2011

Clasificarea receptorilorLocalizareIntracelularara

TipuriCitoplasmatici Nucleari Receptori cu canal pentru ioni Receptori cuplai cu proteina G

Liganzi specificiHormoni tiroidieni Hormoni steroizi Acetilcolina GABA Adrenalina Serotonina Glucagon Insulina Factori de cretere

Membranara Receptori cuplai cu enzime sau cu activitate enzimatic intrinsec

Receptori cuplai cu proteina GFuncii biologice mediate de receptorii cuplai cu proteine G Miros Vz Transmisie sinaptic Secreie hormoni Chemotaxie Exocitoza Embriogeneza Control tensiune arterial Cretere i difereniere celular Infecia viral Carcinogeneza

13

5/24/2011

Receptori metabotropici GPCR G protein coupled receptors cea mai mare familie de receptori cuprinde receptorii -, - adrenergici, receptorii muscarinici ai ACh, unii receptori ai Glu i ai serotoninei, receptorii pentru miros i fotoreceptorii Sunt formati dintr-un singur lan polipeptidic care prezint 7 fragmente transmembranare helicoidale (serpentine), unite prin bucle extra- i intracelulare regleaz activitatea unei enzime sau canal pentru ioni prin intermediul unei proteine trimerice, cu activitate GTP-azic, numit proteina G Legarea ligandului la receptor are ca efect modificarea concentraiei intracelulare a unui mediator de ordinul II sau modificarea permeabilitii membranei celulare pentru anumii ioni 50% din medicamente acioneaz la nivelul acestora

Poziia receptorului, a proteinei G i a adenilat ciclazei la nivelul membranei

Structura receptorului

14

5/24/2011

Activarea & inactivarea proteinei GComplex H-RGEF

Proteina G (GTP) GDP

GTP Proteina G (GDP)

(GTP)activa

H2O (GDP)inactiva activitate GTP-azica intrinseca stimulata de GAP

H3PO4

Clase & funcii ale proteinelor GClas & Tip LigandGlucagon, -Adrenergice Odorantiolf 11 12

Sistem efector primarAdenilat ciclaza Adenilat ciclaza Adenilat ciclaza Canale de K Canale de K Canale de Ca cGMP Fosfodiesteraza

Gs

s

Acetilcolina 2-Adrenergice, M2-Colinergice Opioide Endorfine Lumina

Gi

o

T q 11

Gq

M1-Colinergice, 1-Adrenergice 1-Adrenergice

Fosfolipaza C-1 Fosfolipaza C-2

15

5/24/2011

Receptor cuplat cu proteina Gs (beta-adrenergic)HAdenilat ciclaza Spatiul extracelular

R+ GDPP r oteina Gs

Membrana celulara

+ GT P GDP GTP ATP AMPc +

Protein kinazainactiva

Protein kinazaactiva

HO Enzima(inactiva)activa

Enzima O PATP (activa) ADPinactiva

ADP-ribozilarea subunitatii a proteinei GGs (cu activitate GTP-azica)H CONH2 N+

NH CH CO (CH2 )4O O CH2 O P O-

ADP- ribozil-Gs (fara activitate GTP-azica) NH CH CO (CH2 )4

NH C NH2 NH2+

NH C NH2+

NH2

N N

OHOH N NO CH2 O

O

Toxina cholerica

NHO CH2 O

OP O-

H P OO N+

NH2 CONH2

OHOH N

O

N N N

OH OH

H Nicotinamida

O CH2

O

P OO

NAD +OH OH

(permanent activa datorita pierderii activitatii GTP-azice)

16

5/24/2011

Receptor cuplat cu proteina Gq (alfa-adrenergic)HSpatiul extracelular

R+q q

PLC+ GDPP r oteina Gs

PIP2P P P

DAG

Membrana celulara

PK-CATPP P P

GTP

ADP

Enzima O(activa)inactiva

P

GDP GTPT oxine

IP3

-

Ca+2

Enzima OH(inactiva)activa

Pi

P P P

Reticul Lumen

endoplasmic

PIP2= Fosfatidil inozitol difosfat DAG = Diacilglicerol fosfat IP3 = inozitol trifosfat PK-C = Protein kinaza C

Ca+2

Aplicaii - GPCR Toxina holeric (Vibrio choleris) - Holera Toxina pertusica (Bordetella pertussis)- Tusea convulsiv Metilxantinele (cafeina, teofilina) Beta-blocante (propranolol, metoprolol)

17

5/24/2011

Clasificarea receptorilorLocalizareIntracelularNucleariReceptori cu canal pentru ioni Receptori cuplai cu proteina G

TipuriCitoplasmatici

Liganzi specificiHormoni tiroidieni

Hormoni steroiziAcetilcolina GABA

Membranar

Adrenalina Serotonina Glucagon

Receptori cuplai cu enzime sau Insulina cu activitate enzimatic Factori de cretere intrinsec

Receptori cu activitate enzimatic sau cuplai cu enzime Tipuri cu activitate Tyr-kinazic sau cuplai cu enzime cu activitate Tyr-kinazic, cu activitate Ser/Thr kinazic cu activitate guanilil ciclazic

Liganzi: insulina, IGF-1, factori de cretere, etc. Cuplarea ligand-receptor specific este urmat de modificri conformaionale i de stimularea activitii enzimatice

18

5/24/2011

Tipuri de receptori cu activitate enzimatic

Mecanismul transduciei receptorilor cu activitate tirozin kinazicReceptorul cu activitate Tyr-kinazic activat (prin autofosforilare)

Proteina adaptor (care face legtura dintre receptorul activat i proteina Ras)

Ras-GDP (inactiv) trece n Ras-GTP (activ)

Activare n cascad a MAP-kinazelor Efect final: modificarea activitii unor proteine modificarea expresiei genice

19

5/24/2011

Receptorul insulinei Format din 2 lanuri extracelulare lfa (fiecare coninnd un domeniu de legare a insulinei) unite printr-o legtur disulfidic si 2 lanturi beta transmembranare; fiecare lan lfa este legat de cte o subunitate print-o legtur disulfidic

Regiunea citoplasmatic a subunitii conine domenii cu activitate Tyr-kinazic

Mecanismul transduciei receptorului insulinei

Legarea insulinei de lanurile face ca fiecare lan s-l fosforileze pe cellalt Receptorul activat al insulinei fosforileaza IRS1 IRS1fosforilata leag i activeaz PI-3 kinaza, care la rndul su va fosforila fosfatidil inozitol bisfosfatul (PIP2) producand fosfatidil inozitol trifosfat (PIP3).

20

5/24/2011

Mecanismul transduciei receptorului insulinei (continuare) PIP3 leag protein kinaza B (PKB) care va fosforila protein kinaza C (PKC) care la randul ei va fosforila alte kinaze. Aceste kinaze vor determina n final expunerea transportorilor GLUT4 pemembran, activarea glicogenosintezei, glicolizei, sintezei de proteine, etc.

Mecanismul diabetului zaharat insulino independent Modificri ale receptorilor pentru insulin Modificri ale cii intracelulare de transducie a semnalului (ex. mutaia proteinelor IRS) Mutaii ale enzimelor implicate n metabolismul glucozei (HK, GS) Obezitatea (AG exces acil-CoA, ceramide, DAG activarea PKC Ser/Thr-fosforilare anormal a IRS REZISTENA LA INSULIN Hiperinsulinism Insuficien pancreatic (prin consumarea celulelor beta)

Diabet zaharat

21