Intéractions ligands-récepteurs Flashcards
Récepteur
Protéine qui active un effecteur en présence d’un agoniste
Possède une poche
Médient l’action des substances endogènes comme les neurotransmetteurs, les hormones
Localisation R
Incorporées dans des membranes
Associées à des membranes
Associées à d’autres structures ex l’ADN
Solubles
Exemples R
- Des enzymes qui sont inhibés par des agents pharmacologiques;
- Des protéines de transport comme la Na+-K+-ATPase;
Des protéines structurales comme la tubuline
Exception protéines qui médient l’action des substances pas R
agissant sur le pH (antiacide), l’osmose ou des chélateurs de métaux lourds.
R incorporé à la membrane
- famille des récepteurs couplés à la protéine G (bêta adrénergique) ; 7 domaines transmembranaires
- à activité tyrosine kinase
récepteurs incorporés à la
membrane avec activité tyrosine kinase
EGFR, Insuline, TNF-R, phosphorylé
Ligand
Substance biologiquement active qui exerce
son action en agissant via un récepteur (drogues, hormones,
neurotransmetteurs, toxines, etc…).
Classes ligands
Affinité ou mode d’action
Localisation L
Surtout surface membre
Poche d’interaction entre ligand-récepteur
où le ligand vient se fixer au R avec des interactions très spécifiques : intéraction L/R
- L intéragit avec certaines boucles -> différents changements conformation -> différentes réponses
- différentes spécificités peut produire des effets similaires
- des ligands similaires ont des spécificités différentes
Mode d’action L/R
Agoniste
Antagoniste
Agoniste partiel
Agoniste inverse
Agoniste
Induit une réponse biologique
lorsqu’il se lie à son récepteur
Favorise conformation active R
Agoniste partiel
capable d’induire un effet, mais il est moins efficace qu’un agoniste total.
Agoniste total
agoniste induit la réponse
la plus importante
Agoniste inverse partiel
Réduit la réponse de base
mais moins efficacement qu’un agoniste inverse
Efficacité
Activation
Rép max
molécule, en se liant au r, induit une réponse
Étude de la relation entre
les ligands et les récepteurs
Mesure affinité ou activité
Intéraction L/R
- Signal d’entrée : stimulus initial
- Liaison L à R en fct affinité -> changement de conformation -> active voie de signalisation : signal en fct affinité - Transduction : transmission signal
- Amplification : protéine G = syst ampl
- Modulation
- Signal de sortie : système effecteur (ex : adénylate cyclase) -> effet/activité/rép induite ou inhibée (ex : AMPc)
Modèles (simple à complexe)
Récepteurs purifiés Fragements membranaires : éclate c Cellules isolées Organes isolés Organisme entier
Étude de la liaison spécifique des ligands
Récepteurs purifiés : en fct poches R
Fragements membranaires
Cellules isolées
Études fonctionnelles des récepteurs
et caractérisation des ligands
Fragements membranaires
Cellules isolées
Organes isolés
Organisme entier
Séparation L marqués liés/non liés nécessité
mod mol -> mod affinité
Séparation L marqués liés/non liés méthodes
- Centrifugation
- Dialyse
- Chromatographie
- Filtration
Filtration
Méthode la plus rapide
membrane : retients les cellules ou membranes et tous les ligands marqués qui sont liés aux membranes/cellules -> molécules pas liées pas retenues sur le filtre -> déchets
Utilité études de liaison
- Connaître l’affinité du ligand pour un r (pour avoir effet)
- Connaître le nombre de sites de liaison (nbre R)
- Stoechiométrie de la liaison (nombre de ligands pour un r)
- Identification des sous-types de r et détermination de la quantité relative de chaque sous-type (différents sous-types affectent différents organes avec différents effets)
Critères qui définissent une liaison spécifique:
- Réversibilité
- Affinité
- Saturabilité
- Stéréospécificité
Réversibilité
- Niveaux : réversibles, quasi réversible, irréversible
- forces de liaison qui
interviennent entre le ligand et le récepteur pas trop fortes - intéragit en fct présence AA ds membrane
Force de liaison L/R
forces de liaison qui
interviennent entre le ligand et le récepteur : liaisons de Van der Waals, des liaisons hydrogènes (pont hydrogène) et des liaisons ioniques (liaisons grande énergie s’opposeraient à la réversibilité de la liaison)
Liaison réversible
la plupart des ligands physiologiques et pharmacologiques
Liaison quasi irréversible
Composés toxiques ex: venim
Liaison irréversible
utilisée dans un contexte d’études structurales
Affinité
Occupation
Probabilité qu’un ligand occupe un récepteur à un moment donné.
C à 50% rép : inversement prop
Plus l’affinité d’un ligand est forte pour un récepteur, plus il y a de probabilité qu’il produise un effet via son interaction avec ce récepteur : A se lie à R en fct affinité
Plus affinité d’un ligand pour un récepteur est forte, plus la concentration du ligand dans le corps est faible
Critères d’affinité
Plus on ajoute un ligandnon radioactif, moins de ligands radioactifs vont lier le récepteur jusqu’àun minimum pour [L radioactif] stable : radioactivité en fct [LNR] (LNR non détecté)
- 1er plateau : faible variation car non sat
- augmente C Lnon radioactif, -> déplace L radioactif -> moins de L radioactifs vont lier R -> dim radioactivité
- 2ème plateau : min
courbe de déplacement de la radioactivité en fct [LNRA] avec un ligand non-radioactif à une autre courbe engendrée par un autre ligand non-radioactif ayant une moindre affinité
Déplacement vers la droite avec LNRA ayant plus petite affinité : Ça prend plus de ligand pour déplacer du ligand radioactif
Kd
concentration de radioligand requise pour occuper 50% de la population totale des récepteurs
Plus la valeur de Kd est petite,
meilleure est l’affinit du ligand pour les sites de liaison spécifique
courbe de déplacement de la radioactivité en fct [LNRA] avec un méd à une autre courbe engendrée par un autre méd ayant une moindre affinité
Déplacement vers la droite avec méd ayant plus petite affinité
Détermination de la quantité de chaque sous-type
- déplacer en 1er le sous-type de récepteur qui a la meilleure affinité pour le ligand
- déplacer après le deuxième sous-type qui a une affinité plus faible
- saut = quantité (%) de chacun des sous-types/R
- même affinité : pas de saut
Saturabilité
Liaison spécifique : nbre R/sites de liaison fini et donc saturable
Liaison non spécifique : le ligand se fixe à un endroit différent d’un récepteur, nombre de sites infini et donc non-saturable
Courbe sat
Sites de liaisons occupés en fct [ligand]
- Liaison spécifique : Courbe sat atteingnant plateau
- Liaison non spécifique : Courbe sat linéaire
- Liaisons totales : Augmente en fct liaison spécifique et non spécifique jusqu’au plateau de spécifique, puis augmente linéaire prop non spécifique
Ligand froid
Ligand non marqué
Ligand chaud
Ligand marqué
Spécificité : exp
Courbe sat
- augmentation croissante de ligand radioactif : ligand NR se fixe liaison S et liaison NS -> liaison totale mesurée
- augmentation croissante de ligand radioactif + bcp ligang NR : liaison NR occupe R -> tous les ligand RA déplacés du R -> liaison NS mesurées
- mesure liaison S : indirectement, LT-LNS
B max
nbre R/sites de liaison total
stéréospécificité
un isomère optique est plus actif que son énantiomère
ex : la l-adrénaline présente une affinité 50 fois supérieure à celle de la d-adrénaline pour les récepteurs alpha-adrénergiques
isomère
même nombre d’atomes, mais disposition de ces atomes dans l’espace est différente : diff conformation ->diff affinité
Taux d’occupation
nombre de r occupés par un ligand sur le nombre total de R : Y =[L*R]/Bmax - L* + R ->(k1) [R]=Bmax-[K*R] - [L*R]=([L*]Bmax)/(Kd+[L*]) [L*]=Kd : [L*R]=(Kd*Bmax)/(Kd+Kd)=Bmax/2 - Y =[L*R]/Bmax=[L*]/(Kd+[L*])
Antagonistes
- Se lie au récepteur, mais incapable d’induire une activation : n’affecte pas l’équilibre
- interfère avec la liaison
d’une molécule active avec son récepteur : s’opposent à la réponse de la cellule ou du tissu à l’agoniste considéré
Formes d’antagonistes
Antagoniste chimique (irréversible) Antagoniste compétitif et non-compétitif Antagoniste fonctionnel Antagoniste surmontable et non surmontable
Antagoniste chimique (irréversible)
Association avec le site du récepteur par l’intermédiaire de liaisons covalentes
Antagoniste compétitif et non compétitif
Antagoniste compétitif : fixation de l’antagoniste au site de liaison de l’agoniste
Antagoniste non-compétitif : fixation de l’antagoniste sur un site de liaison distinct du site de liaison de l’agoniste
Antagoniste fonctionnel
interaction résultant à
en des processus biochimiques cellulaires distincts
Exemple: sur une même cellule, l’agoniste d’un récepteur peut entraîner
une contraction et l’agoniste d’un autre récepteur une relaxation
Antagoniste surmontable et non surmontable
Antagonisme “surmontable” : compétitif, déplacement vers la droite de la courbe effet/concentration de l’agoniste, sans diminution de l’effet maximum.
Antagonisme “insurmontable” : insurmontable, dépression induite par l’antagoniste de l’effet maximum de l’agoniste.
Agoniste inverse
- Réduit la réponse de base/activité constitutive de R
- Affinité sélective du ligand pour la forme inactive du récepteur : ligand amène le récepteur dans la conformation Ri et le système est redistribué
Application thérapeutique des agonistes inverses
Dans les cas où R trop constitutivement actif : dim act -> dim sympt
Syndrome de Cushing : Activation constante du système ß-adrénergique
Agonistes “Protéan”
dépendamment des circonstances, un ligand peut générer une réponse
différente
de Protéus
Agoniste qui active un récepteur, mais moins efficacement que la forme spontanée (forme Ra -> Ra’) : dim activité mais >0
Agoniste qui transforme le récepteur quiescent (pas activité spontanée) vers la forme active (Ri -> Ra’)
Agoniste biaisé
conventionnel : active toutes les voies de sign
biaisé : liaison avec le récepteur induit une conformation du récepteur qui mène à l’activation d’une partie des voies de signalisation du récepteur par l’intermédiaire d’un seul effecteur (protéine G, arrestine) sans activer d’autres effecteurs.
Ex: active un signal dépendant d’une seule protéine G alors qu’un ligand non biaisé activera toutes les protéines G ; peut activer les voies d’une protéine G sans activer les voies dépendantes des arrestines et vice versa
L’effet de environnement du r
l’ordre d’efficacité des agonistes peut changer
pour même r
- conditions exp ou patho : présence de certaines mol impliquées
dans la signalisation, enrichi
R réserves
Fraction du «pool» total des récepteurs qui n’est pas nécessaire à la réponse maximale ou submaximale : Tous les récepteurs ne sont pas occupés pour observer une réponse maximale.
- varie en fonction de la sensibilité du tissu et et de l’efficacité de l’agoniste.
- maintenir une persistance de l’effet des récepteurs
lorsque le nombre total de récepteurs est diminué
Réversibilité : preuve
possible changer dynamique rx
augmente V -> augmente distance entre R et L -> augmente t L associer R -> diminution LR -> nouvel état équilibre où dim LR et augmente t atteindre état d’équilibre
État d’équilibre
autant L qui se fixe à R que L se détache de R
différents L ->
différentes voies -> différentes rép
Différentes conformations
changement act sans liaison L, dynamique
-> diff effets
Différent effet pour une même cellule
- Différentes conformations R
- Différent environnement
Changement environnement
Effet conform R -> mod affinité -> mod [L]max -> mod effet activateur
