Cours 6 : récepteurs métabotropes et protéines G Flashcards
Quelle est la différence entre un récepteurs métabotropique, un récepteur à 7 passages transmembranaires ou un récepteur couplé aux protéines G?
Aucune lol,
c’est juste des nomenclatures différentes.
Métabotropique est une nomenclature ancienne, on utilise plutôt récepteur CPG aujourd’hui.
Quelles sont les différences entre les récepteurs ionotropiques vs métabotropiques?
ionotropiques : action rapide, de l’ordre des ms.
récepteur = effecteur. (donc activation et signalisation en même temps)
alors que métabotropique, réponse plus lentes (secondes à minutes)/
Le récepteur et l’effecteur ne sont pas la même protéine, il y a donc une transduction de l’information.
Vrai ou faux :
Les récepteurs métabotropiques sont localisés principalement sur la membrane postsynaptique
Faux, c’est vrai pour les récepteurs ionotropiques mais les récepteurs CPG sont largement distribués dans la cellule.
Donnez des exemples de l’importante des récepteurs CPG
- la plus grande famille de protéine membranaire dans le génome humain
- 800 gènes environs
- représente le double de tous les canaux confondus
- cible d’environ 30% des drogues thérapeutiques.
Comment est la structure de base des RCPG?
Toujours relativement la même = 7 domaines transmembranaires.
Quels sont les rôles des domaines qui ne sont pas transmembranaires des RCPGs?
Les boucles extracellulaire et la partie N-terminale servent à la liaison du ligand.
Les boucles intra et la queue C-terminale servent à la transduction du signal
Quelles sont les trois étapes de la signalisation des RCPGs?
- Occupation
- Activation
- Réponse
Qu’est-ce qui caractérise le lieu d’occupation d’un RCPGs?
la classe de son ligand.
Quelles sont les différentes classes de ligand des RCPGs?
- Classe A (rho/ reconnaissance petites molécules)
- Classe B (reconnaissance des protéines)
- Classe C ( Glutamate)
Quels sont les ligands de classe A et où sont-ils logés?
- Monoamine ( Dopamine, Noradrénaline…)
- ACh
- Adénosine
- Opiacés
Ils sont logés à l’intérieur des domaines transmembranaires
Quelle est la particularité des récepteurs de classe B?
Leur queue N-terminale possède plusieurs pont disulfures et leur organisation permet de reconnaitre les protéines.
Par quoi sont activés les récepteurs de classe B?
par des hormones peptidiques (glucagon, VIP, calcitonine, PTH, PACAP)
Comment se fait la liaison des ligands aux récepteurs de classe B?
Comme les peptides sont plus grands, la liaison implique surtout les domaines extracellulaires, les domaines transmembranaires ne sont utilisés que de manière secondaire.
Comment est le site de liaison des récepteurs de classe C?
Le domaine N-terminal est très grand et en forme de Venus fly-trap qui permet au glutamate de lier (site orthostérique)
La liaison est entièrement extracellulaire.
Quels sont les changements qui permettent l’activation des RCPGs?
Changement de conformation des domaines transmembranaires (TM) 3, 5 et 6
Où se lie la protéine G?
dans l’espace entre la boucle 2 et 3
Que se passe-t-il une fois que le ligand est placé au niveau du récepteur?
liaison du ligand - changement de conformation - la protéine G échange le GDP pour du GTP donc les s-u beta et gamma se dissocient et vont agir sur l’effecteur.
De quoi est composée la s-u alpha de la protéine G?
D’une partie hélicoïdale et une partie GTPasique
Quelle partie de la protéine G est liée au récepteur?
La queue N-terminale de la s-u alpha.
Que se passe-t-il une fois que le ligand quitte le récepteur?
Il reprend sa conformation initiale ce qui fait que G-alpha hydrolyse le GTP en GDP, les sous-unités Galpha et Gbeta-gamma se réunissent
= le récepteur reprend son état inactif.
Par quelle technique a-t-on pu déterminer la vitesse d’activation de la protéine G?
Par la technique de BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer)
On lie la luciférase à la sous-unité Galpha et la GFP à la s-u Gbeta-gamma.
Lorsque les deux sont proches, la luciférase transmet de l’énergie à la GFP, on observe donc une fluorescence.
Lorsque les s-u G beta-gamma partent (protéine G activée) le ratio Bret diminue car la GFP est trop loin pour recevoir l’énergie de la luciférase.
On a déterminé que cette activation prend 300ms ce qui est bcp plus long que d’autres récepteurs ( et on ajoute à ça des étapes de signalisation supplémentaires).
Qu’est-ce que le ratio BRET?
Ratio Fluorescence de la GFP / Luminescence de la Luciférase.
Par quoi est faite la réponse cellulaire après activation des RCPGs?
Par des effecteurs qui répondent à la s-u Galpha
ou au dimère Gbeta-gamma.
Citez des exemple de s-u G alpha et leur rôle/Effecteur.
G alpha s - stimule l’adenylate cyclase
G alpha i/o/z - inhibe l’adénylate cyclase
G alpha q/11 - stimule la phospholipase Cbeta
Quelles peuvent être les cibles du dimère G-beta-gamma?
- Effecteurs enzymatiques . Adénylate cyclase . Phospholipase Cbeta . Phospholipase A - tous activés)
- Canaux
. canaux Kir (activés)
. canaux Cav (inhibés)
Quel est le rôle des canaux Kir?
Ce sont des canaux potassiques, ils permettent de réguler le potentiel de membrane.
Quel est le rôle des canaux Cav?
Ils régulent le taux de Calcium intracellulaire (donc la relâche de nt)
Que modulent les effecteurs enzymatiques après activation/inhibition par les protéines G?
Ils modulent les 2nd messagers.
Quel est le rôle de l’adénylate cyclase?
Activation de l’AMPc
Comment la signalisation de l’AMPc est elle arrêtée?
Par les phosphodiestérases qui la dégradent.
Quel est le rôle de l’AMPc?
active la PKA
Quels sont les effecteurs de la PKA?
- RCPGs ( désensibilise)
- Canaux Na+ (active)
- Canaux Ca2+ ( active)
- GluR1-Ser845 (facilite la LTP)
- CREB (augmente la transcription)
Que sont les protéines AKAPs et quel est leur rôle?
AKAP = A kinase anchoring proteins.
Elles rassemblent les différentes composantes de la cascade de l’AMPc. ce qui aide à la signalisation.
AKAP79(humain)/AKAP150(rat) permettent à la PKA de réguler la phosphorylation des canaux.
Que se passe-t-il en cas d’absence d’AKAP?
il n’y a pas de LTP.
Car les récepteurs AMPA ne sont plus phosphorylés et ne peuvent donc plus s’insérer à la membrane.
Dans l’hippocampe une suppression d’AKAP79 ou AKAP150 entraîne des défauts de mémoire.
Par quoi sont activés les phospholipases C beta1?
Par les sous-unité G alpha q/11
Donnez la cascade de signalisation de la PLCbeta1
- activation par G alpha q/11
- reconnaisance de PIP à la membrane
- transformation de PIP2 en DAG et IP3
- IP3 libère le CA2+ des réticulums endoplasmiques.
- PKC est activé par DAG et Calcium intracellulaire
Que requière la protéine kinase C pour que son activité soit optimale?
Besoin de phospholipides donc PKC est sous sa forme active une fois à la membrane.
Où et comment se trouve la PKC quand inactive?
Dans le cytosol et auto-inhibée (elle est repliée sur elle même et une de ses composante vient se lier au site d’activation.
Quelle est la particularités des isoformes atypiques et “novel” des PKC?
Ils ne requièrent pas de Calcium pour s’activer.
De plus la forme atypique n’a pas pas du DAG, seulement des phospholipides membranaires.
Comment les RCPGs sont désensibilisés?
- liaison du récepteur avec agoniste
- agoniste reconnu par les GRKs (kinases cytosoliques
- phopshorylation des résidus Ser/Thr du C-term et 3eme boucle intraC
- récepteurs phosphorylés ont + d’affinité avec la B arrestine
- B-arr se met entre les boucle 2 et 3 = la protéine G alpha ne peut plus s’y lier = récepteur plus fonctionnel
Que permet de faire la Beta-Arrestine?
Lorsqu’elle est dans sa conformation tail elle peut interagir avec des protéines endocytiques pour séquestrer les récepteurs :
- clathrine
- AP2
- Dynamine
Quelle est la fonction de AP2?
C’est un complexe protéique qui stimule le recrutement et l’organisation de la clathrine
Que se passe-t-il une fois que la cage de clathrine est terminée?
La dynamine détache la vésicule entourée de clathrine de la membrane grâce à son action GTPase.
Quelles sont les deux voies possible après l’internalisation des récepteurs?
Ils peuvent être déphosphorylé/recyclés et ramenés à la membrane lors d’une resensibilisation ou pour une dépression à long terme ils sont dégradés.
Qu’est-ce qui provoque la dégradation des récepteurs internalisés?
l’ubiquitination favorisée par la B-arr ce qui induit la dégradation lysosomale.
Cela arrive lorsque les récepteurs forment un complexe stable avec la B-arr.
S’ils n’ont pas beaucoup d’affinités ils peuvent s’en détachés et être recyclés.
Comment est la signalisation endosomale par Galpha et pourquoi?
Elle est soutenue dans le cas où B-arr est dans sa conformation tail et se lie avec G-beta-gamma.
Cela empêche G-beta-gamma de revenir se lier avec Galpha et ainsi d’interrompre la signalisation.
Quelle voie de signalisation la B-arr peut-elle activer?
La voie ERK
Quelle est la différence entre les deux conformation de la b-arrestine?
en formation core, la signalisation et transitoire et reste à la membrane.
en conformation tail la signalisation est endosomale.
Comment est la désensibilisation selon la conformation de la B-arr?
en conformation tail la B-arr recrute des protéines d’internalisation (il y aura donc recyclage ou dégradation selon l’affinité)
en conformation core le récepteur est seulement désensibilisé.
Quelles sont les différentes modulations possible au niveau synaptique?
- modulation présynaptique
- modulation post-synaptique
- modulation de l’excitabilité du soma
Comment fonctionne l’augmentation de l’excitabilité du neurone sensoriel? (exemple de l’aplysie)
Phosphorylation des canaux potassiques et internalisation.
ça fait que la membrane à un potentiel moins hyperpolarisé ce qui facilite les prochains PA = excitabilité augmentée.
Cela se fait dans les interneurone 5HT
Lorsqu’il y a une modulation quelle est la composante qui est toujours activée?
Peu importe la modalité de la régulation, il y a toujours une kinase qui phosphoryle un canal
PKA ou PKC
Comment l’effet des kinases peut il être aboli?
par les phosphatases
Quelles sont les mutations entrainant un gain de fonction dans les maladies neuromusculaires causées par des canalopathies?
Myotonie : diminution de l’inactivation des canaux Na+ dans les cellules musculaire = décharges répétées possibles. Entraîne une hypertrophie musculaire.
Myasthénie : inactivation des récepteurs nicotiniques ralentie = contraction musculaire prolongée qui à terme provoque une dégénérescence.
Quelles sont les mutations entrainant une perte de fonction dans les canalopathies neuromusculaires?
myotonie :
- perte de fonction des canaux Cl- dans les cellules musculaires.
- canal Na+ s’ouvre aussi rapidement que d’habitude mais prend beaucoup de temps à se refermer.
myasthénie : accélération de l’inactivation des récepteurs nicotiniques = diminution de la force de contraction.
Quelle est l’action finale de la PKA?
Elle active ce qui est Calcium et Sodium et inhibe le potassium.
= Effet excitateur.
Comment peut-on mimer expérimentalement la régulation des canaux dans la modulation pré-synaptique?
- administration de 5HT dans le bain
- injection d’AMPc intraC
- injection de PKA active du côté intracellulaire.
Tout cela aura pour effet de diminuer le nombre de canaux potassiques ouverts
= augmentation de l’excitabilité = potentialisation
Donnez un exemple de modulation post-synaptique
Sensibilisation à la douleur (notamment dans les douleurs chroniques.)
Que se passe-t-il dans la moelle épinière lors d’un stimulus nociceptif?
Neurone vient faire synapse sur neurone de la partie dorsale de la moelle (synapse glutamatergique) et sur un interneurone.
Cet interneurone relâche du GABA qui va atténuer ce signal
Par quel récepteur du glutamate passe généralement la transmission du stimulus douloureux?
Les récepteurs AMPA,
dans la douleur normale.
Car il n’y a pas assez de dépolarisation pour enlever le magnésium des NMDA
Que font les cellules de soutien dans les douleurs chroniques?
Astrocytes et microglies relâchent des substances inflammatoires (interleukines, chimiokines)
dans la moelle épinière
Quelle est la conséquence de la relâche des substances inflammatoires?
Elles vont se lier à des récepteurs du neurone nociceptif post-synaptique.
Cela va induire l’activation des PKA et PKC qui phosphorylent les NMDA.
Les NMDAr phosphorylés prennent moins de dépolarisation pour décharger, la transmission du message douloureux est alors augmenté.
Donnez le mécanisme d’augmentation de l’excitabilité des neurones medium spiny du noyau acumbens par les drogues d’abus
- DA venant de la VTA agit sur les RCPGs de type D1
- activation des D1 stimule AMPc et PKA
- PKA phosphoryle les canaux calciques voltage-dep Cav = augmentation de la perméabilité = plus de calcium = surexcitabilité
Qu’est-ce que la modulation directe des canaux ?
Des canaux qui peuvent être modulés directement par leur protéine G sans passer par l’intermédiaire de 2nd messagers
Notamment pas les G-beta-gamma de Gi/o
Quelle est l’action du dimère G-beta-gamma des protéines Galphai/o? (quels sont les deux types de canaux pouvant subir une action directe par Gby)
- activation des canaux K+ de la famille Kir3 (ou GIRK)
= sortie de K+/hyperpolarisation de la membrane
ou
- inhibiation des canaux Cav2 = moins de Ca2+ intracellulaire
Dans les deux cas cela réduit la transmission du message.
Se sont les effecteurs des récepteurs GABA-b, opioides, M2, 5HT1, CB1, D2…
Que relâche l’interneurone contacté par le neurone sensoriel transmettant un stimulus nociceptif?
du Gaba et des opioïdes endogènes (ex met-enképhaline)
à quoi se lie la met-enképhaline? quel effet cela va-t-il avoir?
- liaison avec les recepteur mu-opioides (ou MOR) au niveau pré-synaptique.
= G-beta-gamma se lie aux canaux Cav2 et empêche l’entrée de Ca2+ = inhibition de la neurotransmission - liaison au MOR au niveau post-synaptique = G-B-y se lie aux canaux Kir = ouverture = hyperpolarisation.
Dans les deux cas cela diminue la transmission du message douloureux.
De quoi sont formés les canaux Kir?
4 s-u indépendantes qui sont identiques (homodimères) ou différentes.
Elles définissent un pore sélectif aux ions K+
Quelles sont les s-u de Kir les plus abondantes dans le SNC?
Kir 3.1 et Kir3.2
Dans le cœur 3.1 et 3.4
De quelle molécule a besoin Kir pour s’ouvrir?
Pip2
Par quel moyen l’ouverture des canaux Kir est-elle inhibée?
par la protéine Galphaq qui stimule la PLC-beta et transforme PIP2 en IP3 et DAG. De fait il n’y a plus assez de PIP2 pour l’ouverture des Kir
Quelle sous-unité forme le pore du canal Cav2?
s-u alpha 2
Quelles sont les s-u régulatrice de Cav2 et leur rôle
Cav-Beta (intracellulaire)
- adressage membranaire
- régule la cinétique d’activation/inactivation
Cav-alpha2-delta (extracellulaire)
- adressage membranaire
Quelle est la structure de la s-u Cav-alpha?
4x 6 passages transmembranaires homologues.
les domaines 5 et 6 déterminent le pore de sélectivité.
Quel est le rôle du DTM 4?
Il sent les changement de potentiel membranaire.
Lorsqu’il y a dépolarisation= changement de conformation = tire du DTM5 = ouverture du pore pour faire rentrer le calcium
Vrai ou faux :
Le domaine N terminal du Cav2 est extracellulaire et le C-terminal est intracellulaire
Faux,
les deux sont intracellulaires.
Qu’est-ce que le linker 1?
une boucle intracellulaire qui fait :
- site d’interaction entre s-u alpha et s-u cav-beta (= Alpha Interaction Domain)
- site de phosphorylation pour régulation par la PKC
Quel est le rôle du linker 2?
interaction avec des protéines synaptiques pour localiser le canal à la présynapse.
à quel endroit de Cav-alpha la G-beta-gamma interagit? qu’est-ce que cela a pour effet?
Au niveau du N et C terminal et à la première boucle (linker 1) cela permet de moduler le canal
En s’insérant entre le N terminal et le linker 1 cela procure une rigidité ce qui fixe le canal et l’empêche de s’ouvrir. (uniquement si petite dépolarisation)
Que se passe-t-il pour le canal Cav lors de grandes dépolarisations?
Il va y avoir des changements conformationnels qui vont déplacer G-beta-gamma et lever son inhibition = entrée de calcium
Comment la libération de neurotransmetteur peut-elle être régulée par une protéine G et laquelle?
- par G-alpha-s qui produit de L’AMPc et PKA.
Cette dernière phosphoryle RAB3 ce qui stimule l’amorçage de la vésicule à la membrane. - par G-alpha-q qui produit PKC qui phosphoryle les canaux Cav2 au niveau du premier linker. le canal devient plus sensible au voltage il y a donc plus de Calcium qui rentre donc plus d’exocytose.
Quelle est la particularité de la régulation de l’exocytose par G-alpha-s?
Comme elle agit via des molécules diffusibles (AMPc) la régulation peut se faire à distance.
Contrairement à la régulation par G-beta-gamma qui se fait de façon locale par interaction protéine-protéine
Par quels moyens G-beta-gamma peut réguler l’exocytose?
- G-beta-gamma se met devant les canaux Cav ce qui empêche le passage du Calcium (si dépolarisation faible)
- inhibition du complexe SNARE par l’apposition directe à la syntaxine et SNAP25. = empêche l’interaction avec la synaptobrévine.
Qu’est-ce qu’un auto-récepteur?
récepteurs reconnaissant les neurotransmetteurs libérés par leur propre neurone.
Ils permettent un rétrocontrôle (généralement négatif)
par régulation de la libération de nt ou décharge de la cellule
Vrai ou faux:
lorsque les autorécepteurs sont situés au niveau terminal ils régulent la fréquence de décharge des cellules.
Faux,
au niveau terminal ils régulent l’exocytose (par les Cav par exemple)
c’est au niveau somatodendritique que les fréquence de décharge est régulée par l’activation des canaux Kir par les auto-récepteurs.
Que sont les hétéro-récepteurs? donnez un exemple
récepteur reconnaissant des nt libérés par un autre neurone que celui sur lequel il est localisé.
Ex : alpha2 sur les neurones 5HT.
Quelles sont les projections du système 5HT les plus importantes dans la dépression?
projection du raphé dorsal vers :
- cortex préfrontal
- hippocampe
- amygdale
- hypothalamus
- n. accumbens
Ce sont dans ces structures qu’on veut augmenter la neurotransmission sérotoninergique.
Que se passe-t-il lorsque la 5HT est libérée au niveau somatodendritique?
activation des autorécepteurs = activation d’une Galpha-i = action sur Kir3 = ouverture = hyperpolarisation = diminution de la fréquence de décharge.
Où sont situés les autorécepteurs 5HT au niveau terminal?
localisé extrasynaptiques.
Ils ne sont donc activés que lorsque la sérotonine dépasse de la synapse.
quand activé = G-alpha-i activée = G-b-y libérée = inhibition de Cav = diminution de la neurotransmission.
à partir de quand un traitement antidépresseur est efficace?
au bout de 2-3 semaines lorsque les auto-récepteurs sont désensibilisés.
