Meccanismi d azione degli ormoni II tipo

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1 Meccanismi d azione degli ormoni II tipo

2 Recettori a 1 tratto transmembrana Recettori a 7 tratti transmembrana

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4 Oligosaccaridi: legame N

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10 animazione

11 Classi e funzioni di proteine G Le quattro principali sottofamiglie di proteine G di mammifero (Gs, Gi, Gq e G12) sono distinte in base all'omologia di sequenza. Si conoscono oltre 20 differenti tipi di subunità α, 6 subunità β, 12 sub γ Classe Tipo Stimolo Effettore (esempi tipici) Effetto G s α s Glucagone, β-adrenergici Adenilato ciclasi Gluconeogenesi Lipolisi, glicogenolisi α olf Olfattorio Adenilato ciclasi Senso dell'olfatto G i α 11 Acetilcolina Adenilato ciclasi frequenza cardiaca α 12 α 2 -Adrenergici Canali del potassio α 0 M 2 colinergici Oppiodi, endorfine Canali del potassio Canali del calcio α t Luce cgmp fosfodiesterasi Visione G q α q M 1 colinergici α 11 α 1 -Adrenergici Fosfolipasi C-β2 Attività elettrica neuronale Contrazione muscolare α 1 -Adrenergici Fosfolipasi C-β1 pressione ematica G 12 α 12/13 Vari: ac.lisofosfatidico Vari: GTP-binding protein Rho vari

12 TRENDS in Pharmacological Sciences Emerging role of homo- and heterodimerization in G- protein coupled receptor biosynthesis and maturation Sébastien Bulenger, Stefano Marullo and Michel Bouvier Ḷ idea che i recettori accoppiati a proteine G possono funzionere come dimeri è oggi generalmente accettata. Sebbene una crescente quantità di dati suggerisce che i dimeri rappresentano le unita segnale di base per molti, se non tutti, i membri di queste famiglie di recettori, la dimerizzazione dei recettori accoppiati a potrebbe essere necessaria per oltrepassare il blocco di un pathway biosintetico dei recettori accoppiati a proteine G. Questa ipotesi è stata dimostrata solo per un piccolo numero di recettori che potrebbero formare eterodimeri per essere asportati attraverso la membrana plasmatica. Comunque il processo di dimerizzazione potrebbe avere un simile ruolo nei processi di maturazione dei recettori di molte proteine G

13 Emerging roles for RGS proteins in cell signalling John R. Hepler TiPS September 1999 (Vol. 20). I regolatori del segnale delle proteine G (proteine RGS) sono una famiglia di proteine segnale diverse e multifunzionali. Il dominio RGS si lega direttamente alla subunità Alfa di una proteina G e agisce come attivatore della sua attività GTPasi, per attenuare o modulare il segnale iniziato dal legame del neurotrasmettittore e dell ormone al recettore segnalayo sia da Gα GTP e Gβγ. Queste proteine differiscono per le varie funzioni e interagiscono con varie proteine con diversi ruoli cellulari. Queste proteine hanno un ruolo centrale nella trasmissione del segnale e nella fisiologia cellulare

14 Binding partners for regulators of G-protein-signalling (RGS) proteins. RGS interagisce con la subunità alfa della proteina G. Molti membri della famiglia di proteina RGS interagisce anche con altre proteine che non sono subunità alfa delle proteine G Abbreviations: A, adrenaline, APC, adenomous polyposis coli; CCV, clathrincoated vesicles; D-AKAP2, protein kinase anchoring protein; DEP, dishevelled, egl-10, pleckstrin domain; DH, dbl-homology domain; DIX/Dsh, dishevelled homology domain; GEF, guanine nucleotide exchange factor; GGL, G protein gamma subunit-like domain; GIPC, GAIP interacting protein, C-terminus; GRK, G protein receptor-coupled kinase; GSK3b, glycogen synthase kinase-3b; IL-8, interleukin 8; NA, noradrenaline; PKA-R, regulatory subunit of protein kinase A; PDZ, (PSD-95, disc-large, zo-10) domain; PH, pleckstrin homology domain; SSEA and STTL, four amino acid PDZ binding motifs.

15 J Biol Chem, Vol. 273, Issue 8, , February 20, 1998 Antje Gohla, Rainer Harhammer, and Günter Schultz Institut für Pharmakologie, Freie Universität Berlin, Germany Le proteine G13, ma non le proteine G12 mediano segnali del recettore per l acido fosfatidico (passando per il fattore di crescita dell epidermide) alle proteine RHO. L acido fosfatidico utilizza un recettore accappiato a proteine G per attivare la piccola proteina Rho (proteina che lega il GTP) e induce un rapido rimodellamento dell actina del citoscheletro. Il segnale di trasduzione dai recettori LPA all attivazione delle proteine RHO rivela l interazione con proteine delle sottofamiglie Gq, Gi e G12. La proteina G13, ma non la proteina G12 è coinvolta nell attivazione della proteina RHO. Inoltre, i risultati delle nostre ricerche fanno pensare a un coinvolgimento dei recettori EGF.

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17 La tossina della pertosse attiva irreversibilmente l adenilato ciclasi tramite ADP-ribosilazione della subunità α i Sintesi e demolizione dell AMP ciclico La tossina colerica attiva irreversibilmente l adenilato ciclasi tramite ADP-ribosilazione della subunità α s

18 PKA inattiva Attivazione della PKA PKA attiva 2 Cascata fosforilativa

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23 Metabolismo dell IP3

24 Ciclo dei fosfoinositidi attivi PL IP 3 chinasi IP 3 fosfatasi IP 4 fosfatasi IP 2 fosfatasi IP 1 fosfatasi

25 Gq

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28 Fosforilazione proteica accoppiata a proteine G

29 Calmodulina e calcio

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33 Dominio della proteina target Attivazione e azione della protein chinasi c C4 Dominio del C3 ATP C1 diacilglicerolo C2 Dominio del calcio citosol Ca 2+ C1 Proteina bersaglio ATP C3 C4 ADP C2 Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Proteina bersaglio C1 P Membrana plasmatica C1

34 Enzimi regolati da calcio o da calmodulina Adenilato ciclasi Proteina chinasi Ca2+-dipendente Ca2+-Mg2+-ATPasi Proteina chinasi Ca2+-fosfolipide-dipendente Fosfodiesterasi dei nucleotidi ciclici Glicerolo 3-fosfato deidrogenasi Glicogeno sintasi Guanilato ciclasi Miosina chinasi NAD chinasi Fosfolipasi A2 Fosforilasi chinasi Fosfoproteina fosfatasi 2B Piruvato carbossilasi Piruvato deidrogenasi Piruvato chinasi

35 NO e guanidilato ciclasi

36 L-Arginine enos NO NADPH inos NADP O 2 nnos L-citrulline

37 O 2 Arg UV O 2 O 2 - NOS NO ONOO - SOD NO 2 - OH H 2 O 2 Catalase H 2 O Glutathione Peroxidase Biological Damage DNA: oxidation DNA breakage PROTEINS: oxidation nitration deactivation LIPIDS: peroxidation DISEASE AGING CARCINOGENESIS

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40 Immunomodulazione Infiammazione Attiv. leucociti Perm. Vasale Musc. Liscia ipersensibilizzazione Competizione per il substrato ogni cellula produce un tipo solo di prostanoide

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42 * enzima unico: prostaglandina H-sintasi (PGHS-1 e PGHS-2) (enzima suicida) (acetilazione) (competizione)

43 Recettori tirosin-kinasici

44 Esempi di fattori di crescita Fattore di crescita sigla Bersagli cellulari recettore Epidermal growth factor EGF Varie cellule epiteliali e mesenchimali Transforming growth factor-α Platelet-derived growth factor Transforming growth factor-β TGF-α idem PDGF Mesenchimali, muscolo liscio, trofoblasti TGF-β Fibroblasti Fibroblast growth factor FGF Mesenchimali, fibroblasti altre Tirosin chinasi Tirosin chinasi Tirosin chinasi Serina Treonina chinasi Tirosin chinasi Interleukin-2 IL-2 Linfociti T citotossici Complesso 3 subunità Colony stimulating factor-1 CSF-1 Precursori macrofagi Tirosin chinasi

45 Trasduzione del segnale di recettori tirosin-kinasici Raf Mek

46 Effects of active MEK1 expression in vivo (Mini-review) Florence A. Scholla, Phillip A. Dumesica, Paul A. Khavaria Cancer Letters 230 (2005) 1 5 Effetti dell espressione della proteina MEK1 in vivo. La trasformazione cellulare è spesso un risultato della costitutiva attivazione di geni che regolano la proliferazione cellulare e il differenziamento. Certamente le proteine chinasi attivate da mitogeni Ras/Raf/MEK/ERK sono attivate in modo costitutivo in molte tipi di cancro. L affermazione secondo cui la mutazione di un singolo gene può alterare il destino della cellula, rimane discutibile. Approssimativamente il 30% di tutti i tumori mostrano l attivazione costitutiva dei geni Raf/MEK/ERK e MAPK.

47 Hong Joo Kim & Dafna Bar-Sagi Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, Le cascate di proteine chinasi attivate da mitogeni sono segnali ubiquitari che regolano gli eventi mediati da recettori accoppiati alla faccia citoplasmatica della membrana cellulare e degli effettori nucleari. Tutte le cascate di MAPK utilizzano un meccanismo che coinvolge la sequenza di fosforilazioni di tre chinasi: MAP chinasi chinasi chinasi, MAP chinasi chinasi e MAP chinasi. L acronimo ERK sta per chinasi regolata da segnali extracellulari. La cascata delle MAP chinasi è tra l altro conosciuta per il suo ruolo cruciale nel mediare la trasduzione del segnale da recettori tirosina chinasi. La partecipazione delle cascate ERK/MAPK in risposta al legame dei recettori tirosina chinasi con un ligando è inibita dall attivazione della piccola GTPasi Ras. Questo stadio è accompagnato dal reclutamento di un complesso di proteine che sono le proteine gr2b, Sos to a tyrosine phosphate docking site on the receptors themselves or on receptor-substrate proteins. Activated RAS triggers the activation of the MAPKKK RAF. Activated RAF then phosphorylates the MAPKK MEK (MAPK and ERK kinase) on serine residues leading to its activation. Subsequently, activated MEK catalyses the dual phosphorylation of the MAPK ERK. Phosphorylated ERK translocates to the nucleus where it phosphorylates and activates transcription factors that control the expression of genes that are required for cell growth, differentiation and survival

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50 I recettori per prolattina, eritropoietina, ormone crescita e citochine non hanno attività chinasica intriseca La fosforilazione sarà svolta da altre proteine: Tyk-2, JAK1 o JAK2 Altre vie in comune ad altri ormoni Dimerizzazione e traslocazione nucleare per l interazione con elementi di risposta specifici: all interferone, al siero ecc.

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53 Molte vie di trasduzione del segnale convergono su coattivatori comuni