Introduzione alla classificazione, localizzazione e funzione dei

RECETTORI

RECETTORERECETTORE Macromolecola a struttura prevalentemente proteica* cui si legano in

modo specifico mediatori, neurotrasmettitori, ormoni o farmaci per generare una risposta cellulare

* Alcuni antibiotici e antimitotici legano gli acidi nucleici (DNA e RNA)

RECETTORERECETTORE Macromolecola a struttura prevalentemente proteica cui si legano in modo specifico mediatori, neurotrasmettitori, ormoni o farmaci per

generare una risposta cellulare

Recettori di membranaRecettori di membrana- mediatori idrofilici (neurotrasm., fattori di crescita, citochine, etc.)- trasducono il segnale generando modificazioni biofisiche o attraverso la formazione di secondi messaggeri

Recettori intracellulariRecettori intracellulari- mediatori lipofilici (ormoni steroidei e tiroidei, acido retinoico, vit. A e D, etc.)- interagiscono con tratti specifici del genoma e inducono modificazioni dell’espressione genica di alcune proteine

ECCEZIONI: 1) Estrogeni ed ormoni tiroidei possono interagire con rec. di membrana 2) Alcuni rec di membrana (a TyrK, GPCR, per citochine) possono attivare fattori di trascrizione

RECETTORI INTRACELLULARIRECETTORI INTRACELLULARI

Proteine citosolubili capaci di legare il DNA e di regolare la trascrizione di geni specifici

LOCALIZZAZIONE:- nucleare (veicolati nel nucleo dopo la sintesi nel RE)- citoplasmatica (rec x mineral- e glucocorticoidi, progesterone e androgeni attraversano la membrana nucleare solo se legati al proprio ligando)

CARATTERISTICHE STRUTTURALI:

- Singola catena polipeptidica → 3 territori:

C-term: 12 α eliche (H1-H12) Sito di legame x l’ormone (cavità idrofobica delimitata da H3, H5 e H6)

Regione centrale: ca.70aa, dominio maggiormente conservato, ricco di Cys che stabilizzano l’associazione con il DNA, legame con sequenze specifiche di DNA

N-term: Sequenza poco conservata essenziale x la specificità d’azione a livello di “transattivazione” (interazione e attivazione di fattori di trascrizione)

RECETTORI DI MEMBRANARECETTORI DI MEMBRANA

Nove superfamiglie recettoriali:

A) Recettori-canale

B) Recettori accoppiati alle prot. G

C) Recettori con attività tirosin chinasica intrinseca

D) Recettori ad attività guanilato ciclasica intrinseca

E) Recettori per l’adesione e il movimento cellulare

F) Recettori per le citochine

G) Recettori per il Tumor Necrosis Factor (TNF)

H) Recettori “Toll like”

I) Recettori per le lipoproteine

Ach, nic, GABA, Glu

Ach, GABA, Glu

Selectine Integrine

Cit ILs

GFs

Pept. natr.

atriale

(AC, PLC)

Tyr-K

cGMP

RECETTORI-CANALERECETTORI-CANALEComplessi macroproteici transmembranari che formano un canale ionico la cui probabilità di apertura è stimolata dal legame con il neurotrasmettitore o con farmaci agonisti modifica del potenziale elettrico transmembranario

Esempi: nAChR, GABAA, Gly, i-Glu, 5-HT3, P2x

CARATTERISTICHE STRUTTURALI:- 3-5-subunità che delimitano un canale idrofilico

- Ogni subunità è formata da almeno 4 catene polipeptidiche transm. (M1-M4)

- Il canale è delimitato dalle regioni M2

- La selettività ionica è determinata dalla carica degli aa all’interno del canale

- Grossa porzione extracellulare a forma di imbuto: vi si concentrano gli ioni + siti di legame e allosterici

- Parte citoplasmatica: siti di fosforilazione e ancoraggio al citoscheletro

NB: TRP (Transient Receptor Potential channels) sono canali cationici la cui apertura è controllata da ligandi intracellulari (Ca2+, IP2, DAG, AEA). Struttura a 6TM ~ K+-Ch

IL RECETTORE NICOTINICO MUSCOLARE

RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE G

Trasducono il segnale generato dal legame con il mediatore attivando una proteina G

PROTEINE G: molecole proteiche eterotrimeriche (), legano il GTP () e possiedono attività GTPasica ()

L’attivazione del recettore porta alla produzione di diverse molecole di 2° messaggeri attivazione di numerose molecole enzimatiche amplificazione del segnale lunga durata dell’effetto

CARATTERISTICHE STRUTTURALI:-Unica catena polipeptidica a 7 zone transmembranarie (T1-T7)-La zona citoplasmatica fra T5 e T6 riconosce le proteine G specifiche-Il sito di legame per il neurotrasmettitore si trova nelle porzioni transmembranarie o extracellulari della sequenza amminoacidica

DAG

PKC

RECETTORI CON ATTIVITA’ TIROSIN CHINASICARECETTORI CON ATTIVITA’ TIROSIN CHINASICA

Fosforilano substrati proteici in corrispondenza di residui tirosinici

Esempi: recettori per fattori di crescita (IGF-1, NGF, EGF, FGF, etc) e per diverse citochine

CARATTERISTICHE STRUTTURALI:-Unica catena polipeptidica che attraversa una sola volta la membrana (eccezioni: Insulin-R: tetramero, HGF-R: dimero)-Interazione con il ligando a livello della porzione extracellulare-Dominio catalitico intracellulare-Coda C-terminale (ca. 250aa): lega i trasduttori intracellulari del segnale

L+R dimerizzazione autofosforilazione associazione del R con proteine citoplasmatiche adattatrici proliferazione o differenziazione cellulare

Molti ONCOGENI sono recettori per GFs mutati che hanno perso la loro regolazione fisiologica (inibitori Tyr-K: antitumorali)

RECETTORI PER L’ADESIONE CELLULARE

Responsabili dell’interazione fra le cellule e il microambiente della matrice cellulare.

Trasducono i segnali provenienti dalla matrice per regolare crescita, motilità, forma, differenziamento e posizione nell’organismo delle cellule.

Esempi: caderine e CAM (attivano Tyr-K), selectine (attivano vie associate a prot G), integrine (attivano la cascata delle MAP-K)

RECETTORI PER LE CITOCHINECitochine: fattori di regolazione pleiotropici che controllano molteplici funzioni (es: proliferazione, differenziamento) delle cellule del sistema immune e ematopoietico.

Due famiglie di recettori:1) Legano molti fattori di crescita ematopoietici, GH, prolattina, interleuchine2) Legano gli interferoni, IL-10 e 22, il fattore VII della coagulazione

CIT+R di-/trimerizzazione recettoriale + Tyr-K attivazione della via JAK/STAT

JAK = chinasi citoplasmatiche attivate dai recettori per le citochine coinvolte nella fosforilazione di STAT (NB:STAT sono attivate direttamente dalle tirosin-chinasi recettoriali)STAT = Trasduttori del Segnale e Attivatori Trascrizionali: famiglia di proteine citoplasmatiche che dopo fosforilazione su un residuo di tirosina formano dimeri capaci di traslocare al nucleo e stimolare la trascrizione di geni coinvolti nel controllo del ciclo cellulare e nel differenziamento

CARATTERISTICHE STRUTTURALI:-almeno due subunità-una subunità (caratteristica del sottogruppo) che specifica il sistema di trasduzione del segnale-una subunità specifica per il recettore capace di interagire con il ligando

Tyr-K

RECETTORI PER IL TNF

Il TNF è il principale mediatore dell’apoptosi, è implicato nel controllo

dell’infiammazione, dell’immunità e nella patogenesi di molte malattie degenerative

croniche

TNFR1: Espresso in diversi tessuti, sensibile alle forme trimeriche solubili del

TNF

TNFR2: Espresso nelle cellule del sist immune, risponde alle forme trimeriche

legate alle membrane del TNF

Dopo il legame con il TNF il recettore trimerizza.

Nella regione citoplasmatica: death domain recluta un complesso di segnalazione

multiproteico che porta all’attivazione della caspasi 8 e all’apoptosi

NEUROPROTECTIONPROLIFERATIONINFLAMMATION

Injury/Infection =>Chronic production of TNF => Inflammation, Tissue damage

RECETTORI “Toll-like”

Espressi soprattutto dalle cellule deputate alla risposta immunitaria contro i

microorganismi (macrofagi, APC, neutrofili, cellule endoteliali della cute,

linfociti T e B)

Importanti per il riconoscimento dei microorganismi da parte dell’organismo

e per la modulazione della risposta immune antinfettiva

LOCALIZZAZIONE CELLULARE DEI RECETTORILOCALIZZAZIONE CELLULARE DEI RECETTORI

Membrana presinaptica

Il recettore è localizzato di fronte all’uscita del neurotrasmettitore

L’attivazione del recettore regola la secrezione di

neurotrasmettitori

E’ importante che i recettori si trovino in una corretta localizzazione rispetto alle

molecole necessarie per la trasduzione del segnale.

Ciò è garantito da interazioni del rec con proteine della membrana e del citoscheletro.

Alcune proteine sinaptiche (es: PSD95 per i rec AMPA e NMDA) fanno da ponte tra i

recettori stessi e le proteine del citoscheletro, tramite interazioni proteina-proteina

mediate dai domini PDZ.

Membrana postsinaptica

Presynaptic receptor

STRATEGIE FARMACOLOGICHE PER LA MODULAZIONE STRATEGIE FARMACOLOGICHE PER LA MODULAZIONE DELLE RISPOSTE RECETTORIALIDELLE RISPOSTE RECETTORIALI

Controllo della sintesi e del rilascio dei modulatori (L-DOPA per PD)

Modulazione dei sistemi di controllo dell’eliminazione di ormoni o neurotrasmettitori

L’attività del R è controllata dalla Kd del complesso L-R (< Kd, > tempi di occupazione del rec). La fosforilazione del R può modificare la Kd.

Desensitizzazione: ridotta capacità del R di trasdurre il segnale Omologa o eterologa (recettori con lo stesso sist di trasduzione)

Up-/Down-regulation: >/< numero di R espressi dalla cellula (trattamenti cronici con AT o AG. Tolleranza farmacologica: broncodilatatori => ↓2-R) Modulazione dello spegnimento del segnale (es: modulazione dell’attività di canali/pompe /potenziale transmembrana; fosfodiesterali x cAMP o fosfatasi x -P)

Controllo dell’induzione dei recettori (> rec. B1 nei vasi di tessuti infiammati da parte di endotossine batteriche; induzione R per PDGF e EGF in cell epiteliali durante la riepitelizzazione; linfociti+Ag=> ↑IL2-R => espansione clonale linfociti)

PROTEINE SCAFFOLDPROTEINE SCAFFOLD

Proteine capaci di “avvicinare” diverse proteine (sia citoplasmatiche che di membrana) appartenenti ad uno stesso “signalling pathway” => ↑ EFFICIENZA E SPECIFICITA’ DEL SEGNALE

Facilitano l’interazione del RECETTORE con i suoi EFFETTORI assicurando specificità nell’attivazione della cascata del segnale e favorendo la corretta localizzazione subcellulare dei complessi multiproteici coinvolti nell’elaborazione/esecuzione del segnale

PSD95PDZ

1 Desensitizzazione: internalizzazione indotta da AG⊝ Segnale: favorisce l’associazione con NMDA-R

GRIPPDZ AMPA/KA

mGluR3,4,6,7

=> Localizzazione post-sinaptica=> Localizzazione presinaptica

-filamin D2,3 => Localizzazione: targeting e stabilizzazione del recettore nella membrana plasmatica

Segnale: AC⊝

Homer mGluR1,5 => Localizzazione: postsinaptica Segnale: accoppiamento con i rec x IP3 e rianodina e con i canali al Calcio P/Q accoppiamento con NMDA-R (via shank)

-arrestine diversiGPCRs => Segnale: MAPK pathways

Desensitizzazione: internalizzazione mediata da AG Down-regulation: sorting to proteasomes

Esempio di complesso multiproteico: Shank - PSD95 - NMDA-R -mGluR-fodrina – dinamina-2 - cortactina - GKAP

The postsynaptic Homer-Shank-mGluR1a,5 “receptosome” (Bockaert et al., 2004).

The presynaptic mGluR7a-calmodulin-PICK1 “receptosome” (Bockaert et al., 2004).