RECETTORE Macromolecola a struttura prevalentemente proteica* cui si legano in modo specifico mediatori, neurotrasmettitori, ormoni o farmaci per generare.

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1 Introduzione alla classificazione, localizzazione e funzione dei RECETTORI

2 RECETTORE 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)

3 Recettori intracellulari
RECETTORE Macromolecola a struttura prevalentemente proteica cui si legano in modo specifico mediatori, neurotrasmettitori, ormoni o farmaci per generare una risposta cellulare Recettori di membrana - mediatori idrofilici (neurotrasm., fattori di crescita, citochine, etc.) - trasducono il segnale generando modificazioni biofisiche o attraverso la formazione di secondi messaggeri Recettori 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: Estrogeni ed ormoni tiroidei possono interagire con rec. di membrana Alcuni rec di membrana (a TyrK, GPCR, per citochine) possono attivare fattori di trascrizione

4 RECETTORI 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) Regione centrale: ca. 70aa: Dominio maggiormente conservato, numerose Cys: stabilizzano l’associazione con il DNA. ZINC FINGERS: permette l’inserimento nel solco maggiore della doppia elica di DNA.

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6 RECETTORI 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 Analisi del genoma umano=> più di 1000 diversi recettori di membrana Circa 20 famiglie (distinguibili per struttura e funzione)

7 Tyr-K (AC, PLC) cGMP Ach, nic, GABA, Glu Ach, GABA, Glu Cit ILs
Pept. natr. atriale Selectine Integrine GFs Tyr-K (AC, PLC) cGMP

8 CARATTERISTICHE STRUTTURALI:
RECETTORI-CANALE Complessi 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

9 IL RECETTORE NICOTINICO MUSCOLARE

10 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

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12 DAG PKC

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16 RECETTORI 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)

17 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)

18 RECETTORI PER LE CITOCHINE
Citochine: fattori di regolazione pleiotropici che controllano molteplici funzioni (es: proliferazione, differenziamento) delle cellule del sistema immune e ematopoietico. Due famiglie di recettori: Legano molti fattori di crescita ematopoietici, GH, prolattina, interleuchine 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 JAK: janus kinase

19 Tyr-K

20 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

21 Injury/Infection =>Chronic production of TNF => Inflammation, Tissue damage
NEUROPROTECTION PROLIFERATION INFLAMMATION

22 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

23 LOCALIZZAZIONE CELLULARE DEI RECETTORI Membrana postsinaptica
Membrana presinaptica L’attivazione del recettore regola la secrezione di neurotrasmettitori Presynaptic receptor Membrana postsinaptica Il recettore è localizzato di fronte all’uscita del neurotrasmettitore 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.

24 STRATEGIE FARMACOLOGICHE PER LA MODULAZIONE DELLE 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 => ↓b2-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) Miastenia grave: riduzione nAChR sulla membrana postsinaptica della giunzione neuromuscolare Diabete insulino-resistente: in alcune forme: riduzione n° rec per l’insulina.

25 PROTEINE 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

26 b1 Desensitizzazione: ⊝ internalizzazione indotta da AG
PSD95 PDZ b1 Desensitizzazione: ⊝ internalizzazione indotta da AG Segnale: favorisce l’associazione con NMDA-R AMPA/KA mGluR3,4,6,7 => Localizzazione post-sinaptica => Localizzazione presinaptica GRIP PDZ a-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) diversi GPCRs b-arrestine => Segnale:  MAPK pathways Desensitizzazione: internalizzazione mediata da AG Down-regulation: sorting to proteasomes Esempio di complesso multiproteico: Shank - PSD95 - NMDA-R -mGluR-a-fodrina – dinamina-2 - cortactina - GKAP

27 The postsynaptic Homer-Shank-mGluR1a,5 “receptosome” (Bockaert et al

28 The presynaptic mGluR7a-calmodulin-PICK1 “receptosome” (Bockaert et al

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