Variation de la réponse pharmacologique Flashcards
Les 3 grandes familles des récepteurs membranaires
Récepteur à 7 domaines transmembranaires ou couplé aux protéines G
Récepteur canaux
Récepteur à activité enzymatique
Vrai ou faux. Environ 30 à 40% des médicaments actuellement sur le marché ciblent les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG).
Vrai
Les trois unités composant les protéines G
alpha, bêta et gamma
Quelle est cette sous-unité ?
Poids moléculaire de 39-52 kDa
Site de liaison pour le GTP
Hydrolyser le GTP
16 sous-types différents (environ 20 en tenant compte de l’épissage) Modification lipidique (Palmitate ou myristate)
Sous-unité alpha
Quelle est cette sous-unité ?
6 sous-types ß1- ß6
5 des sous-unités partagent 80% d’identité (ß5 53% d ’homologie) Poids moléculaire 35-39 kDa
sous-unité bêta
Quelle est cette sous-unité ?
14 sous-types (homologie 30-80%)
Poids moléculaire de 7-9 kDa
Modification lipidique (Géranylgéranyl ou Farnésyl)
#de combinaisons potentielles avec la sous-unité ß: 84 toutefois certaines combinaisons ne semblent pas possibles
sous-unité gamma
Que peuvent entrainer les mutations des récepteurs ? (4)
*Un gain de fonction : activation constitutive (hyperfonction) ou augmentation de la sensibilité au ligand.
*Une perte de fonction : réduction ou absence de signalisation.
*Une modification de la spécificité des ligands : élargissement du spectre de reconnaissance.
*Un retard dans la désensibilisation : prolongation de l’activité du récepteur.
La majorité des mutations pathogéniques induisent une perte de fonction. Environ 100 mutations connues sont associées à un gain de fonction, impliquant des substitutions d’acides aminés, une duplication du gène, et d’autres altérations structurelles.
Caractéristiques des récepteurs couplés aux protéines G
- 7 domaines transmembranaires
- extrémité N-terminale extracellulaire (liaison du ligand)
- extrémité C-terminale intracellulaire (interaction avec la protéine G)
- acides aminés en intracellulaire pouvant être phosphorylée
principales voies de transduction du signal initiées par les protéines G, identifier les différents types de sous-unités alpha et leurs effecteurs principaux
- Gs : stimulation de l’adénylate cyclase et formation d’AMPc
-> activé par la choléra toxine
-Gi/Go : inhibition de l’adénylate cyclase
-> inhibé par la toxine pertussique
-> Go est plus prévalent dans le système nerveux
-Gq : activation de la phospholipase C et production d’IP3/DAG
-G12/13 : activation de Rho
3 mécanismes de régulation de la sensibilité des récepteurs
1- défauts préréceptoriels : Modification de la structure moléculaire de l’hormone, Présence d’anticorps anti-récepteur, Présence d’anticorps anti-hormone
2- défauts réceptoriels : Absence de récepteurs, Diminution du nombre de récepteurs, Augmentation du nombre de récepteurs, Diminution de l’affinité du ligand pour le récepteur
3- défauts post-réceptoriels :Perturbations post-réceptorielles
Concentration des ligands sur les RCPG
-Hormones ou agents de stimulation : _____ concentration. Haute affinité. Exemple : Angiotensine II circulante : fmol/min
-Neurotransmetteurs libérés dans les synapses : _______ concentration. Les récepteurs possèdent une affinité plus faible pour la liaison de leurs messagers. Exemple : domaine dans la synapse : nmol/ml
-Hormones : faible concentration (10-15 à 10-9 M)
-Neurotransmetteurs : forte concentration (10-5 to 10-3
M)
Vrai ou faux. Chaque cellule possède plusieurs types de récepteurs pour un même messager
Vrai. Chacun peut induire une réponse spécifique.
Exemple : 5 récepteurs muscariniques pour l’acétylcholine (ACh)
Vrai ou faux. Plusieurs types de récepteurs, par l’activation de différents messagers, peuvent induire la même réponse biologique.
Vrai.
Exemple : Ex: Remodelage du cytosquelette par l’AT1R (Ang II), ETAR (ET-1), FP (PGF2a), etc.
Les 2 types de spécificités des récepteurs RCPG
Spécificité de liaison
exemple : ß1AR: NA<A et ß2AR: A<NA
Spécificité de réponses biologiques
exemple : productions de seconds messagers, internalisation par endocytose, etc.
Les 4 familles principales des RCPG
A, B, C et F
Activation commune des GPCRs de classe A : Implique des « micro-interrupteurs » conservés (CWxP, PIF, poche à Na+, NPxxY, DRY) reliant le site de liaison du ligand à la région de couplage aux protéines G.
Changements conformationnels clés : La liaison d’un agoniste déclenche des réarrangements structuraux, notamment le déplacement vers l’extérieur de TM6, signature de l’activation.
Implication du motif NPxxY : change de conformation pour interagir avec TM3, renforçant l’empaquetage entre TM3 et TM7.
Rôle du motif DRY : Forme un verrou ionique entre TM3 et TM6 dans l’état inactif ; ce verrou est levé après la liaison de l’agoniste, facilitant l’interaction avec la protéine G.
Variabilité structurale : Dans 30 % des GPCRs de classe A, l’acide en position 6.30 est absent, et d’autres interactions polaires compensent pour réguler l’activation.
Famille ?
Famille A « Rhodopsin-like » + de 715 récepteurs, + de 500 médicaments
Liaison à deux domaines : Le domaine extracellulaire (ECD) reconnaît le C-terminal du peptide, orientant le N-terminal vers le domaine transmembranaire pour activer le récepteur.
Mouvement clé : L’ECD pivote, déplaçant le C-terminal du peptide, tandis que le N-terminal s’insère dans une cavité en V du domaine transmebranaire.
Poche de liaison flexible : Plus accessible aux solvants et adaptée aux ligands peptidiques volumineux, contrairement aux GPCRs de classe A.
Sites spécifiques : Présence d’une poche pour les antagonistes (CRF1R) et d’un site commun pour les modulateurs allostériques (GCGR, GLP-1R).
Activation : Liaison du ligand → Réarrangement du réseau polaire central → Déstabilisation et déplacement de TM6 → Ouverture d’une cavité pour la protéine Gαs.
Quelle famille ?
Famille B( secretin-like et adhesion; 15 et 33 récepteurs)
Structure unique : Les GPCRs de classe C possèdent un grand domaine extracellulaire formant un dimère, avec une poche de liaison orthostérique.
Activation : L’agoniste stabilise le venus flytrap domain (VFT), rapprochant les sous-unités et induisant un réarrangement du domaine transmembranaire.
Quelle famille ?
Famille C
Seul un récepteur GPCR de classe F, le récepteur lisse SMO (Smoothened receptor), a été validé comme cible thérapeutique, avec des antagonistes de petites molécules approuvés en tant qu’agents antinéoplasiques.
*Autres membres de la classe F : Les 10 autres récepteurs de cette classe sont les récepteurs Frizzled (FZD1–10), qui médiatisent la signalisation Wnt, essentielle au développement embryonnaire et aux organismes adultes.
*Implication dans les maladies : Les FZD, ainsi que les voies Hedgehog et Wnt, sont associées à plusieurs pathologies, notamment le cancer, la fibrose et les maladies neurodégénératives.
Quelle famille ?
Famille F
Modèle d’activation des protéines G
(les étapes principales)
Le modèle d’activation des protéines G implique l’interaction entre un récepteur couplé aux protéines G (RCPG) et une protéine G.
Lorsqu’un signal extracellulaire (comme un ligand (hormone)) se lie au récepteur, celui-ci active la protéine G en échangeant le GDP pour du GTP sur sa sous-unité α.
Cela entraîne la dissociation des sous-unités α et βγ, qui interagissent avec des effecteurs intracellulaires.
L’hydrolyse du GTP en GDP inactive la protéine G, qui se réassocie avec ses sous-unités pour revenir à son état inactif.
domaines de liaison des sous-unité alpha
Domaine de liaison pour les nucléotides :
dans la poche formée d’un domaine GTPasique et une hélice a unique aux sous-unités a.
Domaine de liaison avec les sous-unités bêta-gamma : Dans la partie amino-terminale
Domaine de liaison avec le récepteur :
Dans la partie carboxy-terminale
Domaine de liaison avec l’effecteur : 3 régions différentes: Régions alpha 2, 3, 4
Qu’est-ce que contrôle les sous-unités bêta-gamma
Contrôle l’interaction du récepteur avec Ga
Contrôle directement l’activation de certains effecteurs
(PLCb, AC, canaux ioniques)
Contrôle l’interaction des molécules régulatrice des récepteurs (GRKs)
Les isoformes et activateurs de l’adénylate cyclase
I, III, VIII (1,3,8): Gsa, Fsk, Ca2+/CaM
II, IV, VII (2,4,7): Gsa, Fsk, Gbg, PKC
V, VI (5,6): Gsa, Fsk, PKC
IX (9): Gsa
soluble: HCO3-
Sous-unités, isoformes et substrats de la protéine kinase A
2 sous-unités régulatrices & 2 sous-unités catalytiques
Isoformes
de la sous-unité régulatrice : RIa, RIb, RIIa, RIIb
de la sous-unité catalytiques : Calpha, Cbêta, Cgamma
Substrats (+ de 250)
Canaux calciques de type L
5-Lipoxygénase
b2AR
mode d’activation de la protéine kinase A
-Lorsque les taux d’AMP cyclique (cAMP) sont bas, les sous-unités catalytiques sont liées à un dimère de sous-unités régulatrices.
-Quand la concentration de cAMP augmente, le messager se lie à la sous-unité régulatrice et produit un changement de conformation menant à la libération de la sous-unité catalytique.
-Les sous-unités catalytiques phosphorylent leurs substrats.
Comment la forskoline et l’adénosine (A1) affectent-ils la production d’AMPc
forskoline : augmente la production d’AMPc
adénosine (A1) : diminue la production d’AMPc
est-il possible de dissocier les sous-unités Bêta-gamma?
SEULEMENT en conditions dénaturantes
sous-unités bêta-gamma
caractéristiques de leurs structures
Structure de la sous-unité β :
*Contient une hélice α NH2-terminale (20 a.a.).
*Possède sept séquences répétitives (WD repeats) impliquées dans l’assemblage. *Forme un anneau de feuillets β antiparallèles.
*Stabilisation par un « velcro snap » au niveau de la 7e lame.
Sous-unité γ et prénylation :
*Contient un motif CAAX permettant la prénylation. *γ1 → Farnesylée.
*γ2 → Géranylgéranylée.
*Lien thioester avec une cystéine carboxy-terminale. *Nécessaire pour l’ancrage membranaire.
comment se produit l’interaction entre bêta-gamma et alpha
*Se produit uniquement lorsque α lie le GDP.
*La liaison du GDP entraîne un désordre dans les régions switch de α.
*Exposition d’un microdomaine reconnu par βγ.
*β interagit avec switch I et II de α-GDP, masquant le site effecteur et emprisonnant le GDP.
fonctions biologiques de bêta-gamma
Activation d’AC 2/4 en présence de Gαs.
Activation de PLC-β2 (efficacité variable selon l’isoforme).
GRK recruté à la membrane via le domaine PH de βγ.
spécificité des isoformes bêta-gamma
bêta1gamma1 : ?
bêta2-gamma2 : ?
β1γ1 : Se couple efficacement avec la rhodopsine.
β2γ2 : Inhibe sélectivement les canaux calciques de type T.
technique pour étudier les protéines G
BRET/FRET
2 voies indépendantes de l’activation des protéines G pour la transduction du signal par les récepteurs
- NHERF
- Homer
Transduction du signal par les récepteurs
Explique l’exemple de NHERF
La stimulation du bêta2AR provoque sa liaison à NHERF, via le domaine PDZ de NHERF et quelques résidus dans la queue c-terminale du bêta2AR, ce qui empêche NHERF de réguler (inhiber) NHE3.
Transduction du signal par les récepteurs
Explique l’exemple de Homer
Les récepteurs mGluR1a et mGluR5 ne se limitent pas aux protéines G pour leur signalisation, établissant une interaction directe entre leur séquence de liaison à Homer (PPXXFR) et le domaine EVH-like des protéines Homer.
Les isoformes Homer 1b, 1c, 2 et 3, mais pas Homer 1a, possèdent un domaine CC en C- terminal, leur permettant de s’auto-multimériser. Le domaine EVH des protéines Homer interagit également avec le motif de liaison Homer des récepteurs à l’IP3 (IP3R) et à la ryanodine (RyRs). Enfin, Homer 1a bloque l’association des mGluRs avec les complexes CC-Homer, perturbant ainsi leur organisation et leur signalisation.
3 étapes de la désensibilisation
1) découplage
2) séquestration
3) régulation négative
mécanisme par lequel une cellule devient moins réceptive à un signal, même si le stimulus (souvent un ligand ou un médicament) est toujours présent
Désensibilisation
désensibilisation à plusieurs récepteurs
hétérologue
désensibilisation à un récepteur
homologue
- Stimulation des cellules avec un agoniste ou un activateur des protéines kinase
- Arrêt de la réaction
- Préparation membranaire (isolation des membranes) - Stimulation des récepteurs avec un agoniste
- Mesure de la réponse (ex: production d’AMP cyclique)
désensibilisation hétérologue
3 domaines des GRK
domaine de reconnaissance
domaine catalytique
domaine d’interaction prot/prot
les types d’arrestines & leurs caractéristiques
Arrestine-1 (ou S-arrestine, ou arrestine des bâtonnets)
*Spécifique aux bâtonnets de la rétine.
*Régule la désensibilisation de la rhodopsine après activation par la lumière.
Arrestine-2 (ou β-arrestine 1)
*Ubiquitaire, largement exprimée dans divers tissus. *Régule la signalisation et l’internalisation des GPCRs.
Arrestine-3 (ou β-arrestine 2)
*Similaire à β-arrestine 1, mais avec des rôles spécifiques dans certaines voies de signalisation. *Plus impliquée dans la signalisation indépendante des protéines G.
Arrestine-4 (ou arrestine des cônes)
*Présente uniquement dans les cônes rétiniens.
*Désensibilise les opsines des cônes, régulant la vision en lumière vive.
