| I recettori metabotropici , presenti nella membrana plasmatica, regolano distinte proteine effettrici attraverso la mediazione di un gruppo di proteine che legano il GTP conosciute con il nome di Proteine G. I recettori per le ammine biogene, per gli ecosanoidi e molti peptidi ormonali utilizzano Proteine G accoppiate ai recettori. Gli effettori includono enzimi come l'adenilciclasi e la fosfolipasi A2, C, D, canali che sono specifici per il Ca, K, Na . Ogni cellula puo' esprimere diverse Proteine G ed ognuna di queste puo' rispondere a diversi recettori e regolare diversi effettori . I recettori metabotropi sono proteine di membrana e piu' precisamente sono costituiti da molecole idrofobiche(20-30 AA) che trapassano la membrana plasmatica definendo sette regioni separate tra loro da brevi segmenti di AA idrofilici che formano degli anelli intra ed extraplasmatici; il sito di legame per le molecole di agonisti sembra risiedere in una tasca all'interno si queste sette eliche. All'interno la catena forma tre loop , due piu' piccoli ed il terzo , piu' grande, è responsabile dell'interazione con la Proteina G. Le Proteine G sono degli eterotrimeri composte da subunita' a,b,g ; le ultime due sono cosi' strettamente associate da poter essere considerate come un'unica entita' . La subunita' a ,che rappresenta la parte funzionale, ha un sito ad alta affinita' per legare il GTP o il GDP; quando è inattiva il sito è occupato dal GDP. Il ligando interagendo con il recettore ne modifica la struttura esponendo il terzo loop al legame con la Proteina G-GDP; una volta legata, il GTP che ha un'alta affinita' per a, sposta dal legame il GDP ,cio' provoca anche la dissociazione del trimero in a-GTP e bg . A questo punto a-GTP è libero di attivare degli effettori fino a quando non subentra l' attivita' GTPasica propria di a che determina la fine dell'azione. L'a-GDP(+ Pi )che si forma ha un'alta affinita' per bg e cosi' si ricompone il trimero di partenza. Anche la subunita' bg puo' interagire con proteine effettrici uguali , diverse o magari isoforme, a quelle con cui interagisce a-GTP es. nel modulare correnti di K cardiache, nell'attivare l'adenilciclasi, e la fosfolipasi Cb. Cio' fa presupporre che dalle subunita' dissociate possano giungere segnali paralleli o interagenti agli effettori. Sono state clonate almeno 21 forme distinte di subunita' a, 4 di b e 6 di g. La subunita' a definisce la selettivita' del recettore mentre bg sembra definire la specificita'. Si possono avere percio' diverse combinazioni tra le varie subunita' che portano a quattro classi di Proteine G che vengono identificate in base alle diverse subunita' a : Gs, Gi/o, GqG11, G12. 1)Gs: sono attivate selettivamente dalla tossina prodotta dal vibrione del colera(CTX) che inibisce l'attivita' GTPasica intrinseca e la rende permanentemente attiva. Sono dette Gs perche' stimolano l'attivita' dell'adinilciclasi, sono ubiquitarie. 2)Gi/o: sono inibite selettivamente dalla tossina della pertosse (PTX) ed inibiscono l'attivita' adenilicociclasica impedendo al GTP di legarsi alla subunita' a. Hanno anche la capacita' di modulare direttamente canali ionici ( K e Ca) senza l'intervento di AMPc, da parte soprattutto di Go. Le Gi sono ubiquitarie , mentre le Go sono prevalentemente nell'SNC. 3)GqG11: sono insensibili alle tossine sia CTX che PTX, per ora non ci sono tossine che le blocchino selettivamente. Come effettore hanno la Fosfolipasi C che porta alla produzione di DAG e IP3. Sono ubiquitarie. 4)G12: sono state identificate tramite cloning, sono ubiquitarie ma sono ancora poco caratterizzate. Le interazioni recettore -Proteina G possono avere vari livelli di specificita' : si puo' avere una situazione di massima specificita' in cui il recettore si accoppia solo con una determinata Proteina G , oppure un recettore puo' legarsi a due diverse Proteine G e regolare cosi sia l'adenilciclasi che la fosfolipasi C , oppure , ancora, due o piu' recettori si legano alla stessa Proteina G. Quest'ultimo è il caso dei recettori a2, K oppioide, A1 adenosinico, neuronali , che convergono tutti sullo stesso pool di Gi per inibire il flusso di Ca e il rilascio di Na. Cosi' ad es. il blocco di a2 lascia libera piu' Proteina G per gli effetti di A1 e K agonisti, dicontro, la stimolazione a2 ridurra' l'effetto degli A1 e K agonisti in quanto le Proteine Gi sono sequestrate dagli a2. Questo è un meccanismo che protegge i neuroni da stimoli inibitori o eccitatori eccessivi. I recettori che sono accoppiati con la Proteina Gs sono tutti i recettori b adrenergici ( b1, b2, b3 ), i recettori A2, D1, H2, 5HT4.L' effettore a cui si devono gli effetti intracellulari di tale stimolazione è l'adenilciclasi che è un enzima costituito da un'unica sequenza proteica contenenti due parti analoghe costituite da 6 domini transmembrana e due unita' catalitiche. Esistono almeno 10 forme di adenilciclasi tessuto specifiche che possono essere attivate dalla Gsa ,dal complesso Ca/Calmodulina, da una PKC (proteina chinasi C ) dalla Gbg . L'enzima attivato trasforma l'ATP in AMPc il quale a sua volta trasforma la Proteina chinasi A (PKA) dalla forma inattiva a quella attiva . L'idrolisi dell'AMPc è catalizzata da diverse fosfodiesterasi e l'estrusione dalla cellula avviene attraverso un meccanismo di trasporto attivo. Quei recettori es. muscarinici m2, m4, adrenergici a2, m , k e s, GABA B, D2, A1, 5HT1b/d, 5HT1a, H3, che possiedono il recettore accoppiato con la Proteina Gi rispondono all'attivazione del sistema con una inibizione dell'adenilciclasi , un aumento della conduttanza dei canali per il K ed una diminuzione della conduttanza al Ca nei canali voltaggio dipendenti. Cio' comporta una iperpolarizzazione della cellula con conseguente refrattarieta' alla conduzione; es. nel caso si tratti di una cellula muscolare cardiaca l'effetto che si ottiene è inotropo e cronotropo negativo , nel caso si tratti di una cellula neuronale ad es. l'analgesia indotta dagli oppiacei . L' adenilciclasi è inibita dalla suba della Gi (Gac) con un meccanismo ancora da chiarire. Cio' puo'' avvenire per blocco diretto da parte di Gia, oppure indirettamente in due modi distinti: il dimero bg blocca l'adenilciclasi; il dimero bg si lega a Gsa competendo con l'enzima per il legame con Gsa che quindi è bloccata e non puo' piu' attivare l'enzima. Questa è un'ipotesi formulata sulla base del fatto che le Gi sono molto numerose. Altri recettori come gli a1, m1 m3 m5, H1, 5HT1c, 5HT2 utilizzano come secondi messaggeri il DAG e il IP3 che derivano dall'idrolisi di un fosfolipide di membrana( il fosfatidilinositolo difosfato) catalizzata dall'enzima Fosfolipasi C attraverso la stimolazione di una delle Proteine G che appartengono al gruppo delle GqG11. I recettori m1,m3,m5, utilizzino prevalentemente una Proteina Gq che attiva una PLP C b. |
