Tema 1. Dianes farmacològiques I i II (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Ciencias Biomédicas - 3º curso
Asignatura Farmacologia
Año del apunte 2015
Páginas 9
Fecha de subida 06/10/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Farmacologia Tema 1. Dianes farmacològiques I i II Un fàrmac és una substància que té un efecte en el seu lloc d’acció. Abans d’arribar al lloc d’acció s’ha d’absorbir, distribuir… El lloc d’acció és el que es coneix com diana farmacològica que poden ser proteïnes (dins o fora de la cèl·lula) o no proteïnes.
Dins de les proteïnes (receptor farmacològic) tenim els receptors, els canals iònics, els enzims i els transportadors.
Dins de les no-proteïnes: tenim el DNA, sals, lípids, etc.
Receptors Els receptors són les molècules a les quals el fàrmac s’hi uneix per produir un canvi de funció en un sistema biològic.
Les propietats d’unió al fàrmac són selectives.
El receptors està modificat o alterat enfront l’unió al fàrmac. La unió al fàrmac inicia una cascada de senyals que condueixen al canvi funcional observat.
Efectors Les molècules que tradueixen la unió fàrmac-receptor en un canvi d’activitat cel·lular. Sovint aquests efectors són enzims (quinasa, adenilat ciclasa, fosfolipasa).
Els efectors poden ser part del receptor.
Exemples: - Receptor insulina: efector és activitat tirosina quinasa propia del receptor - Receptor nicotínic acetilcolina: canal iònic que funciona com efector. El receptor forma un canal iònic que permet el flux.
2 Farmacologia Exemples de dianes no proteiques - H20: Els diurètics (manitol) i laxants (MgSO4) no reabsorvibles provoquen la retenció d’aigua al lumen renal o intestinal per osmosi, seguit de la seva excreció. La diana és l’aigua.
- Ions metàl·lics: agents quelants com el EDTA s’uneixen a ions divalents (Pb++) per tractar casos d’intoxicació.
- Àcids nucleics: 5-fluorouracil substitueix uracil bloquejant la síntesi de RNA en cèl·lules canceroses. Com per exemple els oligonucleòtids antisense modificats per inhibir la traducció del mRNA apolipoproteïna B, implicat en la hipercolesterolemia familiar.
- Lípids: Xe, N2, halogents d’èter (utilitzats en anestèsia general) alteren proteïnes de superfície amb poca especificitat desorganitzant la membrana fosfolipídica.
La unió al receptor farmacològic és específica i estereoselectiva Petits canvis en l’estructura de la composició química del receptor alteren dràsticment l’efecte del fàrmac sobre el receptor.
En el agonista M2R (muscarínic) si es muten alguns aa amb els que fa contacte el Iperoxo no pot fer la seva funció i anul·la la resposta cel·lular o la disminueix.
Segons si un aa es dextrogir o levogir pot tenir efectes diferents.
Tipus receptor Tipus 1: 4 subunitats transmembrana, senyalització directe (el flux de ions transmet la senyal).
Tipus 2: serpentints, 7 dominis transmembrana, formen dimers a vegades però poden funcionar com monomers sols.
S’acobla a proteïnes G i actua sobre altres canals.
Tipus 3: 1 domini transmembrana, Tipus 4: no té dominis transmembrana, té dits de zinc que els permet interactuar ambel DNA i regular la transcripció, poden translocaar al nucli.
Tenen diferents escales de temps: els canals ionics actuen molt rapidament (milisegons) i també espaialment : entre dominis de membrana molt puntuals on una neurona i un múscul estriat es troben p.e.
En el proteïns G els lligands els activen i estan al medi extracel·lular més temps, difonen i afecten a més cèl·lules i tarden segons.
Si la cascada de senyaltizació que activen afecta a respostes nuclears es pot perllongar l’efecte de la seva duració fins a hores com el que passa en els receptors quinasa ja que provoquen canvis de l’expressió proteica.
3 Farmacologia Els receptors nuclears regulen l’expressió gènica.
Segons la forma en que el receptor senyalitzi tindrà més o menys duració la resposta.
G-Protein-Coupled receptors (GPCR) Té tres components: receptor, proteïna G i el efector.
Són essencials per comprendre la transducció de senyals externs dins les cèl·lules.
3 premis Nobel per investigacions relacionades: - 1971, E.Sutherland (EEUU): AMPc com a segon missatger - 1994, A.Gilman & M. Rodbell (EEUU): Proteïna G com a transductor 4 Farmacologia - 2012, R. Lefkowitz & B.Kobilka (EEUU): GPCR com a receptor Aproximadament el 50% dels fàrmacs actuen contra GPCRs. GPCR no té domini catalític, cal intermediari.
Els GPCR controlen funcions vitals Poden ser activats per moltes cosses diferents.
També hi ha 150 receptors que no es coneix el seu lligand i són els receptors orfes.
Estructura del GPCR El primer que es va comercialitzar rodopsina bovina. Hi ha una butxaca central on l’agonista s’uneix per activar-lo.
Encara que la seva estructura , l’homologia entre els diferents GPCR és molt baixa, hi ha molts pocs aa conservats (pont disulfur, E/DRY (en el tercer segment)) i es troben en el domini transmembrana.
En el terminal C està ple de aa fosforilables.
• 3D: pocket-like • 2D: Serpentine structure • N-terminal glycosilated • C-III loop large and mobile • 60-80% TM identity subtypes same R • 20% TM identity unrelated Rs • -S-S- connecting E-I and E-II • Single conserved motif E/DRY • Ligand binds N-terminus / TM segments • Increased C- vibration with agonist • TM5 and TM6 confer G-prot.
selectivity • C-II and C-III, GEF domain • C-terminal phosphorylated • Monomer or oligomer 5 Farmacologia Diversitat i activació de GPCRs Hi ha 6 gran superfamilies i la majoria estan dins de la classe A (84%).
Mecanimse de funcionament : quan l’agonista s’uneix al receptor, la proteïna G està al costat citoplasmàtic del receptor unit a ell , es produeix un canvi conformacional i hi ha un canvi de GDP a GTP, l’Alfa està en contacte amb el receptor i la beta i gamma formen un dimer.
GPCRs activen proteïnes-G heterotrimèriques Mirar esquema. La proteïna G té activitat GTPasa. La prot G unida a GTP s’activa. La proteïna G s’inactiva a ella mateixa.
El proces d’inactivació es pot accelerar per GAP. Tenim les GEF que promouen l’activació.
La subunitat alfa pot tenir efectes globals a tota la celula, el dimer beta i gamma tendeix a tenir efectes a la membrana (sobre canals iònics p.e).
La Galfa es classifica segons l’efector.
6 Farmacologia Senyalització via Galfa-GTP A.
quan la proteïna G s’acobla estimulant les adenilat ciclasa , és el cas de les Gs, puja l’AMPc i actuarà sobre una cascada amb diverses esfectes.
B.
Gi actuen sobre l’adenilat ciclasa però inhibint les adenilat ciclasa, disminueix AMPc C. Gq s’acoblen al sistema de fosfolipasa, augmenta inositolfosfat -> augment calci i el DAG -> activació proteina quinasa C D. G12 estimulen les Rho quinases que regulen la dinamica del citoesquelet.
Els GPCRs poden senyalitzar per dos mecanismes via alternativa: - unit a agonista, receptor activat és fosforilat per GRK - Beta-arrestina s’uneix al receptor fosforilat i bloqueja la via canònica - Beta-arrestina unida activa la via alternativa 7 Farmacologia El beta arrestina no només s’encarrega d’acabar la senyaltizació canonica sino que també recluta proteïnes que senyalitzen per elles mateixes. La beta arrestina inhibeix la Galfa i porta els seus mecanismes propis per senyalitzar per vies diferents dins la celula com la MAPK, fosfatases… Quan la beta arrestina recluta el GPCR activat porta altres vies de senyaltizació alternatives que competeixen amb la via canonica.
Hi ha molta diversitat de senyalització i efectes.
L’angiotensina es un peptid implicada en la pressió arterial, activita cardiaca, activa els receptors de la angiotensina de tipus 1, puja la pressió arterial i s’intenta inhibir l’acivació d’aquest receptor per baixar la pressió sanguinia. Però el problema és la senyaltizaió alternativa que també pot tenir efectes citoprotectors i si l’inhibiem no el tenim per això volem inhibir la via canonica sense afectar la via de la beta arrestina. Això no passa amb els fàrmacs clàssics.
S’ha sintetitzat un peptid que pot bloquejar la via canonica i no la alternativa, fent una modificació d’aa. El canvi conformacional del receptor es diferent quan s’hi uneix el lligand i fa que es promogui més s’activi la via alternativa.
Terminació del senyal del GPCR Segons el temps que l’agonista cel·lular està unit i a concentració suficent en l’espai extracel·luar dependrà el temps d’acció. També la defosforilació del GTP en la proteïna Galfa.
La fosforilació de GPCR com a conseqüència de la seva activació que pot passar perquè l’efector de la proteïna Galfa s’ha activat i fosforial el domini extracelular del GPCr i el desetabilitza, a vegades la familia de GPCR quiansa es el receptor on està unit l’agonista activat les GRK el reconeix i els fosforila , això redueix la senyalització i es un pas previ al reclutament d’un quart factor que és el receptor activat i fosforilat per GRK recluta el beta arrestina que porten una maquinaria que fa l’endocitosi del receptor (GPCR).
El mecanisme d’activació recluta mecanismes d’inactivació i el més prominent és el de la beta arrestina.
8 Farmacologia Com implicar Galfa-GTP en l’efecte d’un agonista? Molts lligands poden activar tant GPCRs com canals iònics: ACh, ATP, serotonina, GABA, Glu… Per veure si l’agonista te efectes sobre Galfa.
1.
[35S] GTPgammaS-binding assay: Mesura bescanvi GDP/GTP induit per agonista. Mesura incorporació d’una forma modificada de GTP que està marcada radioacivament.
2.
GDPbetaS: inactiva Galfa bloquejant el canvi de GDP a GTP incubant les celules en GDPbetaS 3.
Incubació amb la toxina de la tos ferina (pertussis): toxines com la pertusica que incativa especificament les proteines Galfai/o 4.
Incubació amb la toxina del colera: toxina colerica que activa només les Gs 5.
KO de gens de Galfa en ratolins.
GPCRs: Pleiotropia Múltiples GPCRs per un mateix lligand en diferents teixits. Ex. sistema adrenèrgic: NE/E En el múscul esqueletic i fetge, l’adrenalina s’acobla a Beta1 i alfa1, senyaltiza amb Gs i Gq i en els dos casos s’activa la fosforilasa quinasa per promoure la sintesi de glucosa. Des de diferents receptors l’efector final es el mateix.
En el pulmo s’acoblen a beta2 i a traves de Gs activen PKA i inhibeixen MLCK que controla la contracció de fibres de miosina i afavoreix la vasodilatacio per augmentar la respiració.
El cor: promou activació de un canal ionic que promou la re i de polarització (HCN4) i a traves de fosforilació de LVGCC que també fa re i de polarització -> taquicardia.
En el cervell: es inhibeix els carrents de potassi activats de calci -> augmenta excitabilitat neruonal, i també s’activa CREB implicats en la memoria.
9 Farmacologia GPCRs: integració a nivell cel·lular Es molt extens el sistema GPCR.
Molts receptors, pocs sistemes de transducció (poques G alfa, 4 cascades principals), molts efectors que varien segons el tipus celular. AIxí podem aconseguir que un sistema de senyalització tingui els efectes que vulguem segons el teixit sense perdre especificitat en la resposta.
Diferents 20 GPCR estan coexpressats per una mateixa celula, si aquesta celula s’activa amb tants receptors diferents com s’integren totes les senyals? tenim un exemple en la celula cardiaca: L’activació de adrenalina, puja calci, depolaritza celula i actua com a transcripció de altres factors, a part de l’adrenalina tenim la calcitonina, glucago i histamina que també regulen el cor i tenen receptors en els caridomicits i s’acolen a traves de Gs, l’efecte dels 4 es additiu.
Els efectors son mutliples, canals de calci, proteines contractils, quinases, fosfatases, factors de transcripció i per altra banda s’allibera acetilcolina i adenosina a través de Gi que inhibeix l’activitat de l’adenilat ciclasa i antagonitza l’efecte dels altres. El receptor muscarinic s’acobla a un canal de potassi i també afavoreix la repolarització del cardiomicits i compensa la despolarització que els altres promouen.
• # GPCRs > # Gα: prot.G son un punt de convergència de senyals.
• GPCRs per diferents lligands (≈20) en una mateixa cèl.lula.
• Gαi i Gαs s’uneixen a ≠ llocs de l’efector (AC): Rx pot antagonitzar Ry Resum GPCRs 10 ...