T3, receptors (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 2º curso
Asignatura Senyalització i control del funcionament Cel·lular
Año del apunte 2014
Páginas 12
Fecha de subida 31/03/2015
Descargas 21
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 3 Receptors Els receptors sempre seran proteïnes, normalment proteïnes una mica complexes, i són el sistema de la cèl·lula per a reconèixer senyals i que s’activi la cascada de senyalització.
Característiques generals dels receptors • • • • Especificitat pel lligand (senyal) Ex. Un receptor de la insulina no se li unirà glucagó.
Però a vegades alguns poden reconèixer senyals diverses que són semblants, i per tant no són tan específics.
L’afinitat pel lligand és molt alta. Normalment la concentració del lligand és molt baixa, de l’ordre de 10-8 M El receptor ha de ser capaç de transmetre el senyal del lligand (modula el següent component de la cascada) El receptor s’ha de desactivar (turn of) un cop el missatge s’ha rebut i s’ha respost.
El sistema per ficar en off depèn del receptor i del lligand.
Ex. el lligand es pot degradar, o receptor i lligand es poden expulsar per exocitosis.
Hi ha receptors de dos tipus; la majoria són de la membrana plasmàtica, i els altres són els anomenats nuclears, que es troben localitzats en el citoplasma o en el nucli, i això implica que la senyal ha de ser hidrofòbica per a travessar la membrana. En humans hi ha 48.
Estructura dels receptors de membrana • Domini extracel·lular: Part extracel·lular del receptor que interacciona amb el lligand. Es coneix com domini d’unió al lligand (ligand-binding domain).
• Domini de transmembrana: Part hidrofòbica del receptor. Normalment té estructura d’hèlix alfa (una o varies) • Domini intracel·lular o citoplasmàtic: Part intracel·lular del receptor que interacciona amb el component següent de la cascada de senyalització (regió efectora) De membrana significa que es troba en la membrana plasmàtica o en la intracel·lular.
I a més, significa que passa la cadena polipeptídica per la membrana.
El número de vegades que passa per la membrana plasmàtica depèn de cada receptor.
Canvi conformacional dels receptors La unió de la senyal amb el receptor provoca un canvi conformacional del receptor.
Aquest canvi provoca que la regió intracel·lular es modifiqui permetent que pugui interaccionar amb el component següent de la cascada i per tant l’activi.
Ex. Canvia la conformació de la hèlix 12 Tipus de receptors 1.
2.
3.
4.
5.
Receptors que són canals iònics (1) Receptors acoblats a proteïnes G (2) Receptors amb activitat enzimàtica intrínseca (3) Receptors acoblats a tirosina quinases (3) Receptors intracel·lulars (tema 8) (4) Es classifiquen segons el lloc on es troba el receptor.
1-4: són de membrana 5: es troben dins la cèl·lula Els de membrana es diferencien pel sistema de cascada que tenen, concretament pel mecanisme d’activació.
Agonist: per el moment, sinònim de senyal 2: el component de la cascada que activen són proteïnes anomenades G 3: Són receptors que quan tenen el canvi conformacional s’activa la seva activitat enzimàtica, i llavors poden activar el component següent.
La unitat catalítica que catalitza la reacció la tenen en el domini citosòlic.
Hi ha dos tipus: - Activitat enzimàtica intrínseca: el mateix receptor té el centre catalític - Receptor acoblats a enzims, el primer component de la cascada és una quinasa  Receptors que són canals iònics Lligands: •Acetilcolina •Glutamat •GABA •Glicina •etc Són els més senzills, perquè el mateix receptor ja fa l’efecte, no hi ha components de cascada.
Estan formats per diferents subunitats, i poden estar oberts o tancats.
Els lligands són neurotransmissors, per tant aquests receptors els trobarem en la sinapsis.
Són altament selectius pel ió que deixen passar Ex. receptor de la acetilcolina.
S’anomena NICOTINIC.
Esta constituït per 5 subunitats, totes diferents excepte dos (α) que contenen el lloc d’unió per la acetilcolina.
Es altament selectiu, només deixa passar Na+.
Cada subunitat travessa la membrana 4 cops.
Hi ha diferents receptors Nicotinics, depenent de la cèl·lula presinàptica.
Receptor de GABA: Aquestes regions es creu que són objectius per anestèsics generals (per exemple, propofol), neuroesteroides i alcohol Molts fàrmacs interaccionen amb el receptor i simulen com si hagués GABA.
 Receptors acoblats a proteïnes G Lligands: •Acetilcolina •Glutamat •GABA •Fotons, en permeten veure •Glucagó •Adrenalina → Catecolamines! •Histamina La majoria de senyals tenen com a receptors aquests tipus.
•Leucotriens En els neurotransmissors hi ha dos tipus de receptors: •Hormona paratiroïdal - Receptors ionotròpics = receptors de canal •Prostaglandines - Receptors metabotròpics = receptors amb proteïnes G •Somastotina •Serotonina En l’acetilcolina, els GPCRs s’anomenen MUSCARINICS.
•Etc.
Molts receptors acoblats a proteïnes G, en permeten sentir les olors.
     Tots tenen com estructura comú 7 segments de transmembrana (TM) hidrofòbics S’abrevien com (GPCRs) i també reben el nom de 7 transmembrane o 7TM receptors Tots tenen en comú que interaccionen amb proteïnes G (següent component de la cascada). Aquestes proteïnes són heterotrimeriques.
Al genoma humà s’han trobat 800 gens de GPCRs (460 receptors d’olfacte) Tenen un gran interès en la indústria farmacèutica (un terç dels fàrmacs actuen sobre aquest tipus de receptors) Classificació per filogènia, similitud entre ells i l’estructura: - Classe 1: Rodopsina, receptor dels cons i bastons.
Tots els que s’assemblin a la Rodopsina seran de classe 1 - Classe 2: presenten un gran domini extracel·lular.
- Classe 3, presenten un gran domini extracel·lular i intracel·lular.
Quan d’algun receptor no sabem quina senyal l’activa, s’anomena receptor Orfe.
Llocs d’unió del lligand segons la família Ex. Rodopsina Dependrà del lligand, on s’uneixi de la zona del receptor.
Com s’ha dit, de receptors amb activitat enzimàtica hi ha dos grups: - La mateixa cadena polipeptídica és un enzim - Estan lligats a una cadena polipeptídica que és un enzim  Receptors amb activitat enzimàtica intrínseca Lligands: •Insulina •Factors de creixement •etc El mateix receptor fa d’enzim, ja que en la part intracel·lular (domini citosòlic) té un centre catalític.
Està controlat per l’estructura tridimensional.
Poden tenir activitats enzimàtiques diferents, per tant catalitzaran una reacció o una altra.
Quan tenen activitat guanilat ciclasa, agafen GTP i el transformen en GMPc Receptors tirosina quinases (RTKs) Són importants perquè els receptors de la insulina i dels factors de creixement són d’aquest tipus. A més tenen una relació amb el càncer.
Poden tenir diferents estructures, majoritàriament són monòmers.
El receptor de la insulina és un tetràmer, format per les subunitats 2α2β La part rosa és la zona catalítica Palets vermells = tirosines Un receptor sol no funciona, s’ha de dimeritzar per estar actiu i passar la senyal.
Format el dímer s’autofosforilen, un a l’altre, ja que es imprescindible per a transmetre la senyal.
La senyal la passa a través de proteïnes que contenen dominis SH2.
Aquests dominis SH2 tenen la capacitat de reconèixer i unir-se a tirosines fosforilades.
Quan aquesta proteïna SH2 s’ha unit, poden transmetre la senyal al component següent.
Hi ha vegades, que la proteïna següent no té domini SH2, i el sistema és molt més complex.
Per unir-se el component següent de la cascada, ha d’haver una proteïna adaptadora per a que s’uneixi. Fa d’intermediari.
EX. Quan la insulina s’uneix al seu receptor, aquest s’autofosforilarà, es podrà unir proteïnes adaptadores, tenint lloc una cascada, o també podrà fosforilar una proteïna que donarà una resposta  Receptors acoblats a tirosina quinases Lligands: •Citocines •etc El receptor no té activitat catalítica en el domini, però el domini intracel·lular està unit a una proteïna que si que en té.
JAK = tirosina quinasa Moltes citoquines actuen a través de receptors que s'associen amb quinases Janus citoplasmàtiques (JAKs). El receptor consta d'almenys dues cadenes, cadascun associat amb un JAK específica (panell esquerre). Lligant vinculant i la dimerització de les cadenes del receptor reuneix les JAK, que poden transactivar entre si, posteriorment fosforilació de tirosines en les cues dels receptors (segon panell). Els membres de la STAT (transductor de senyal i activadors de transcripció) de la família de proteïnes s'uneixen als receptors fosforilats i ells mateixos són fosforilats per les JAK (tercer panell). A la fosforilació, proteïnes STAT dimerizan mitjançant la unió dels residus de fosfotirosina a les butxaques SH2 i venir ràpidament al nucli, on s'uneixen a i activar la transcripció d'una varietat de gens importants per a la immunitat adaptativa.
Quan s’uneix el lligand al receptor, aquest dimeritza i els JAK s’activen.
El JAK fosforila, primer al propi receptor a les tirosines, i després al component següent de la cascada, als STAT, que són factors de transcripció, i que tenen domini SH2.
Les STAT són fosforilades quan s’uneixen al JAKs.
Al fosforilar-se perden afinitat per al receptor, però guanyen afinitat per a elles mateixes i dimeritzen per a entrar al nucli i activar la transcripció de gens.
•La majoria formen heterodímers, heterotrímers, o estructures més grans.
•Tenen una subunitat (que es diferent) que dona especifitat per la citocina i altres subunitats comunes que comparteixen diferents receptors (en l’exemple Gp130).
Dependrà del receptor el nº de subunitats que s’uneixen.
Poden dimeritzar formes que no són iguals, és a dir, que cada monòmer és diferent.
Cada monòmer té un nom.
 Receptors intracel·lulars Lligands: •Esteroides •Hormona tiroïdal •Prostaglandines •Leucotriens •Nutrients: vit A, Vit D, àcids grassos •etc TEMA 8 Normalment aquests receptors són factors de transcripció.
Regulació de la quantitat i sensibilitat dels receptors Cada cèl·lula tindrà receptors per a determinats lligands, ja que li interessa rebre’ls per a controlar la funcionalitat. La cèl·lula pot canviar el nº de receptors per a un determinat lligand, i a més, la sensibilitat per a respondre al senyal no serà igual per a tots els receptors.
 Sensibilitat i densitat dels receptors • La sensibilitat d’un receptor concret al seu lligand no és constant: els receptors es desensibilitzen després de rebre un senyal intens (període refractari) Ens referim a sensible quan a la mateixa concentració de lligand és mes o menys capaç de transmetre la senyal cap a dins la cèl·lula.
• Exemple: receptor de l’adrenalina: Es canvia el nº de receptors depenent de les necessitats de la cèl·lula de rebre mes o menys senyal.
S’aconsegueix canviar la sensibilitat, modulant l’activitat del receptor, i una manera és fosforilant/desfosforilant, ja que així es canvia l’estructura del receptor.
També es poden fosforilar més d’un lloc del receptor, i llavors també es pot afegir una proteïna que bloqueja.
• El nombre de molècules (densitat) d’un receptor concret no és constant – Es redueixen per endocitosis – Augmenten per increment de la seva síntesis, incorporantne de vesícules internes i/o reduint l’endocitosi.
També es pot modificar el nº de receptors que hi ha (densitat del receptor).
Una manera ràpida de reduir el nº de receptors és internalitzar-los mitjançant vesícules (és forma un endosoma).
La resposta serà més baixa.
Per augmentar els receptors s’ha d’augmentar l’expressió dels gens que el sintetitzen, i així s’aconsegueix que augmenti la sensibilitat per al lligand.
No es pot considerar que una cèl·lula té un nº de receptors constant, i un estat del receptor constant, ja que la cèl·lula anirà canviant la sensibilitat.
El lligand s’uneix al receptor i l’activa, i desprès aquest es desactiva, i es farà de manera diferent segons el receptor.
Moltes vegades lligand i receptor no es poden separar, i el que es fa es internalitzar-los en una vesícula on hi haurà un pH més àcid que permetrà la separació, i el receptor es recicla tornant a la membrana.
I altres vegades, no es possible separar-los, i la vesícula que els conté es degrada mitjançant lisosomes. Això implica que no hi haurà reciclatge del receptor i per tant la cèl·lula haurà d’expressar contínuament el gen del receptor.
Unió lligand receptor  Agonistes i antagonistes El lligand serà qualsevol substància química, que sigui capaç d’unir-se a un receptor.
Normalment no només trobem lligands naturals per a un receptor sinó que hi ha d’artificials, i els distingirem segons la resposta que fa fer a la cèl·lula.
Agonista: s’uneix al receptor i produeix resposta cel·lular. Té afinitat i eficàcia.
Hi ha diferents tipus: - Agonista total: Quan s’uneix al receptor provoca una resposta gran/forta.
- Agonista parcial: Quan s’uneix al receptor provoca una resposta petita, és poc eficaç.
Antagonista: S’uneixen al receptor i no produeixen resposta cel·lular. Té afinitat i no te eficàcia. S’uneix al lloc d’unió del lligand o a un altre lloc del receptor, bloquejant el canvi conformacional del receptor.
També hi ha de totals (bloqueja tota la resposta) i parcials (bloqueja una part de la resposta).
Amb els agonistes podem veure quines coses s’activen i amb els antagonistes podem veure quines coses s’inhibeixen.
Des de el punt de vista de la cinètica, afinitat no té a veure amb la eficàcia.
Tan agonista com antagonista tenen afinitat, ja que s’han de poder unir al receptor.
Agonista invers: és una senyal que fa fer una resposta però inversa a la que fa l’agonista Ex. receptor del GABA Un agonista fa un efecte de sedació, però amb un agonista invers produeix ansietat.
Hi ha receptors que tenen capacitat de transmetre senyal sense tindre el lligand unit, aquests receptors es diu que tenen activitat constitutiva.
Això implicarà que hi haurà sistemes que bloquegin la senyal si no interessa.
 Cinètica unió lligand – receptor Per estudiar la sensibilitat d’un receptor d’una cèl·lula: hi ha un lligand i receptor que formen un complex.
També es pot aplicar a receptors nuclears.
Kd més baixa implicarà que mes fàcil és formar el complex, i per tant s’activi la cascada de senyalització.
Això és important perquè implicarà que es necessitarà menys concentració de lligand per activar mes receptor.
La equació permet conèixer l’afinitat i la quantitat de receptors que tenen unit lligand.
Experimentalment això és fa agafant cèl·lules amb els receptors. I per a detectar quan el lligand està unit s’utilitza lligand radioactiu, i es mesura la radioactivitat. Quan és manté constant significa que tot el lligand està unit.
Kd: concentració de lligand necessària per tenir la meitat de receptor units al lligand.
Scatchard plot Per a determinar la Kd i Bmax, de manera exacte.
És la equació representada de forma lineal.
...