Récepteurs couplés au protéines G et récepteurs-canaux Flashcards
Grandes familles R membr
- R 7 passages transmembranaires/R couplés aux protéines G (RCPG)
- R canaux
- R activité E
R couplés prot G
- prot qui passent 7 fois membr plasm
- plus grande famille R membr
- ciblés par 50% méd
- clé et serrure
Concentration hormones/agents stim et conséq (RCPG)
faible -> grande affinité
sauf nt -> faible affinité
ds une cellule : R, messager, réponse (RCPG)
- Chaque cellule possède plusieurs types de récepteurs pour le même messager.
- Chaque R peut induire une réponse spécifique.
- Plusieurs types de récepteurs, par l’activation de différents messagers, peuvent induire la même réponse biologique.
Chaque RCPG possèdent
o Spécificitédeliaison
o Spécificité de réponses biologiques
activation des RCPG
changement de conformation tridimentionnel -> activation de protéines G hétérotrimériques -> prot G alpha lie GTP : catalyse, réorganise bêta gamma, active -> effecteur
activateur RCPG
- Énergie/lumière
- Ca2+
- Mol odorantes (AA, petits peptides)
- Mol grande taille
Famille R
Adhésion, Sécrétin, Glutamate, Frizzled/Taste, Rhodopsin
R rhodopsin like
- DRY : reconnait prot G
- ponts disulfures cyst séquence ext 1-2
- 7e dom : int prot
- queue COOH : ancre acide palmitique
- L lie R int (petit), boucles extra cellulaire et int et queue COOH, ext boucle et queue (grand)
R secretin like
- ressemble R rhodopsin
- pas de séquence DRY
R glutamate like
- grand dom extra c NH2
- se replie sur lui-même
R adhesion
queue NH2 extra c intéragit avec prot struct et matrice ext
Comment les RCPG produisent-ils leurs effets
biologiques?
principalement via act protéines G
Propagation signal/rép
Prot G
Prot G
Sous-unités alpha et bêta gamma
Sous-unité alpha
Gs, Gi/Go, Gq, G12/13
Sous-unité bêta gamma
o Contrôle l’interaction du récepteur avec Ga
o Contrôle directement l’activation de certains effecteurs
o Contrôle l’interaction des molécules régulatrice des
récepteurs
Gs
Production de seconds messagers via l’activation de l’Adénylate Cyclase (AC) : stimulation formation AMPc
- L se lie RCPG -> alpha échange GDP pour GTP -> active AC -> formation AMPc à partir ATP
- > active PKA -> rép bio
- > dégradé en AMP par phosphodiestérase -> arrête signal
Adénylate cyclase
plusieurs isoformes en fct nature c
Protéine kinase A
- Structure : Hétérotétramère (plusieurs gènes) : 2 sous-unités régulatrices et 2 catalytiques
- plusieurs isoformes, substrats, combinaisons
- mode activation :
- taux AMPc bas = PKA lié à dimère su régulatrice
- taux AMPc haute-> changement conformation -> libération su catalytique -> su cat phosphorylyse S
Gi/Go
- Inhibition de l’activation de l’AC
- mesure : L activant AC -> ATP converti en AMPc -> L activant R Gi -> obsv baisse AMPc
Gq
Production de second messagers IP3 via l’activation de la Phospholipase C
L se lie RCPG -> alpha échange GDP pour GTP -> active PLC -> découpe PIP2 en DAG et IP3 ->
IP3 -> act R canaux Ca2+ sensibles IP3 sur RE -> sortie Ca2+ de Re ds cyt
DAG -> PKC
- plusieurs isoformes PLC et PKC (1 gène)
G12/13
Signalisation vers la petite protéine G Rho
L se lie RCPG -> active prot G -> active RhoGEF -> active RhoA en échangeant GDP pour GTP -> act ROCK -> remodelage cs
Grosse prot G
hétérotrimère
Petite prot G
su alpha
Transduction signal par RCPG
- principalement via act protéines G
- voies indépendantes des prot G
Transduction signal par RCPG : voies indépendantes des prot G
- activation RCPG -> prot lie R et échangeur au niveau AA -> inactive échangeur Na+/prot du rein
- activation mGlu -> Homer lie R au niveau COOH et canal -> active canal IP3
Nature intrinsèque du récepteur : variabilité génétique
Des mutations des récepteurs peuvent:
- conférer une activité constitutive (hyperfonction) ou perte de fonction
- élargir la spécificité des ligands
- augmenter la sensibilité du ligand
- retarder la désensibilisation des récepteurs
- gain de fonction
mutations pathogéniques ou non
Mécanismes de désensibilisation : déf
mécanisme de contrôle de la durée et de l’intensité du signal/rép suite à l’exposition soutenue d’un agoniste
Mécanismes de désensibilisation : étapes
1ère étape: Phosphorylation des récepteurs
2ième étape: Liaison des protéines arrestines
Phosphorylation R (désensibilisation)
La stimulation soutenue d’un récepteur par un agoniste -> à sa phosphorylation par kinase
- mesure biochimie : act AMPc (radiochimie) ou gel (immunocystochimie)
Kinases de désensibilisation
- Kinases des récepteurs couplés aux protéines G: GRK
* Kinases des seconds messagers: PKA, PKC
Kinases des récepteurs couplés aux protéines G
- Serine/Threonine kinases
- 3 classes, 7 types
- rod outer segment : 2 types
- maj tissu : 2,3
- tissu spécifique : 4,5,6
- domaine de recognition, domaine catalytique (milieu), domaine intéraction prot/prot
- partenaires intéractions : G bêta gamma
Désensibilisation : Liaison des protéines arrestines
recrutées aux récepteurs activés -> encombrent stériquement le côté intracellulaire du récepteur prévenant le couplage subséquent aux protéines G
ßarrestines
- protéines intracellulaires qui sont recrutées aux récepteurs activés.
- plusieurs isoformes : cone et batonnets
- spécificités : distribution et affinitié
- exp : KO/KI
- Désensibilisation et autres vds
Rôle d’une prot : exp
KO/KI : obsv abs/présence
MAPK
vds bêta arrestine
ERK
mitogen
Internalisation R
- majorité des récepteurs désensibilisés sont internalisés
- CCV, caveolae, NCCV : différentes taille et R
Internalisation R utilité
- Pour être recyclés
- Pour être dégradés
- Pour être envoyés vers
d’autres compartiments intracellulaires
Rôle endocytose
- Transport intracellulaire de molécules
- Contrôle de la réponse cellulaire
- Resensibilisation
- Dégradation
- Transduction du signal
Vésicules tapissées de clathrine (clathrin-coated vesicles)
- La voie d’internalisation la plus utilisée
- Implique le recrutement de protéines clés vers la membrane plasmique
- Classe A : sans arrestin, rapide
- Classe B : avec arrestin, lent
- séq ds queue terminale (exp chimère)
Voie des Caveolae
Vésicules formées à partir des lipides membranaires (cholestérol)
Utilité signalisation biaisée/sélectivité fonctionnelle
Design meilleurs méd
signalisation biaisée exemple
signalisation : conformation différentielle des bêta-arrestine dépendante -> recrute diff effecteur=biaisé-> diff rép
Modulateur allostérique
biaise le signal
- activation des voies protéines G-dépendantes
- activation des voies ßarrestine-dépendantes
positive
négative
L lie site autre R
Modulateur orthostérique
Modulation de toutes les voies de signalisation
Modulateur allostérique pour biaiser la signalisation
ex : ajout du petite mol augmente la signalisation Gq-dépendante mais bloque la signalisation G12/13-dépendante (affinité)
Modulation allostérique positive (PAM)
ajout mol augmente sensibilité R à L
Comment ajouter de la texture à la réponse pharmacologique
Dimérisation des récepteurs à sept passages transmembranaires: homo et hétérodimérisation, plusieurs RCPG peuvent dimériser
Dimérisation des récepteurs à sept passages transmembranaires : rôle
- Mouvement vers la membrane plasmique
- Diversité de la pharmacologie
Dimérisation fonctionnelle des récepteurs GABAB1/2: dimer obligatoire pour l’expression à la membrane
- Les récepteurs GABAB1 et GABAB2 sont co-exprimés
- GABAB1 est responsable de la liaison du GABA, sinon pas de signal
- GABAB2 est responsable de l’expression membranaire du GABAB1 et médie l’activation de la protéine G, sinon bloqué ds RE -> pas de signal
détection dimérisation
biochimiquement (gel) et microscopie (atomique)
BRET
La diversité des voies de signalisation
- Les ligands biaisés peuvent activer certaines voies de signalisation mais pas toutes comme le fait le ligand naturel
- Les modulateurs allostériques (PAM et NAM) peuvent biaiser la signalisation des récepteurs activés par leurs ligands
- La formation de dimères peut diversifier la signalisation induite par des ligands.
R canaux
- Famille de canaux ionique qui s’ouvrent en réponse à la liaison d’un messager chimique.
- prot
- Cations ou anions
- souvent activés par des neurotransmetteurs.
- Plusieurs s-u s’associent ensembre pour former pore
- L s’associe ext pore -> l’ouvre
Fonction biologique R canaux
Convertissent des signaux chimiques libérés du neurone pré-synaptique directement et très rapidement en un signal post-synaptique électrique puisque le passage d’ion change le potentiel membranaire.
Classification des récepteurs-canaux
- Selon structure
Classification des récepteurs-canaux selon structure
Récepteurs à boucle Cys
Récepteurs ionotropiques du Glutamate
Les canaux activés par l’ATP
Récepteurs à boucle Cys
-5 sous-unités protéiques
-un large domaine N-term et court C-term extracellulaire
-4 passages transmembranaires
-une grande boucle intracellulaire entre TM3 et TM4
Cations: nAChR, 5-HT3 Anions: GABAA, GlyR
Récepteur prototypique Cys-loop cationique : Récepteurs nicotinique de l’acetylcholine (nAChR)
- ex L : ACh, nicotine
- liaison du ligand -> une conformation -> à la désensibilisation des récepteurs-canaux
Récepteurs nicotinique de l’acetylcholine (nAChR) : cible méd/drogues
- curare
- utilisation médicinal
- cible de la nicotine
Récepteurs nicotinique de l’acetylcholine (nAChR) : cible nicotine
- Agoniste
- effets addictifs : l’activation de récepteurs-canaux localisés dans le système lymbique dopaminergique -> augmente la libération de la dopamine -> effets gratifiants
- stim -> up-régulation des récepteurs-> explication partielle de la dépendance.
Récepteurs nicotinique de l’acetylcholine (nAChR) : utilisation médicinal
en anesthésie, assure le relâchement musculaire lors de l’intubation trachéale, intervention chirurgicale ou faciliter la ventilation mécanique.
Récepteur prototypique Cys-loop anionique :
Récepteurs GABAA
Ligand: GABA, un neurotransmetteur inhibiteur Ion: Chlore (Cl-), hyperpolarisation des neurones
Plusieurs médicaments modulent la fonction de ces récepteurs-canaux
Dérèglement Récepteur prototypique Cys-loop anionique :
Récepteurs GABAA
Propofol : anesthésiant général
sédation et d’anesthésiants par la modulation positive de la fonction inhibitrice du GABA sur le GABAA.
Les récepteur-canaux « ionotropique du Glutamate »
- Le Glutamate : neurotransmetteur majeur excitateur du SNC.
- plasticité neuronale -> d’apprentissage et à la mémoire.
- cibles d’Alzheimer
- 4 sous-unités protéiques
- un large domaine extracellulaire, 3 passages transmembranaires, un court domaine intracellulaire
- NMDA, AMPA, Kainate
Exemple des canaux de type NMDA
Hétérotétramère de 2 types de sous-unités différentes NR1 et NR2
- lie glycine (co-agoniste), glutamate
Mode d’activation récepteur-canaux « ionotropique du Glutamate »
- bloqués par un ion magnésium qui occupe l’entrée du pore, libérable en cas de dépolarisation (unique à ces récepteurs).
- lie glycine (co-agoniste), glutamate (antagoniste)
Les récepteurs canaux : mode activation
o Liaison du ligand
o Passage des ions
o Mode de régulation
Mode d’activation R
Changement conformationnel induit par la fixation d’un ligand
Effet de l’activation RCPG
Activation de protéines G, effecteurs et production de seconds messagers
Effet R canal
Passage d’ions de part et d’autre de la membrane. Dans certains cas, recrutement de protéines de signalisation
Contrôle du signal RCPG
Désensibilisation et internalisation
Contrôle du signal R canal
Changement de structure 3D= État pore fermé
