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Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Alvo para a ação das drogas: 1 - Receptores 3 - Enzimas 2 - Canais iônicos 4 - Moléculas transportadoras 1 - Receptores - formam os elementos sensores no sistema de comunicação química. Os mensageiros químicos são representados pelos hormônios, substâncias transmissoras ou mediadores como citocinas, fatores de crescimento. Muitas drogas atuam como agonistas ou antagonistas nos receptores de mediadores endógenos Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas 2 - Canais iônicos- podem estar diretamente ligados a um receptor e só se abrirem quando o receptor estiver ocupado por um agonista. A interação pode ser indireta envolvendo algum tipo de proteína G e outros intermediários. Ou ainda o tipo mais simples de interação pelo bloqueio físico do canal pela droga (ex: anestésicos locais x canal de Na dependente de voltagem). Podemos ter também a modulação do canal pela droga, podendo a ligação da droga influenciar o mecanismo de comporta do canal.
Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Alvo para a ação das drogas: 3 - Enzimas - a molécula da droga é um substrato análogo que atua como inibidor competitivo da enzima de maneira reversível (ex: neostigmina x acetilcolinesterase) ou irreversível (ex: aspirina x cicloxigenase) Outro tipo de interação é um substrato falso qual sofre transformação química para formar um produto anormal Pró-droga Produção de droga ativa Inibidor Inibição da reação normal Substrato Produção de metabólito falso anormal Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Alvo para a ação das drogas: 4 - Molécula transportadora - englobam um sítio de reconhecimento que as tornam específicas para determinada espécie esses sítios de reconhecimento podem ser alvos de drogas cujo efeito consiste em bloquear o sistema de transporte Proteínas receptoras Na década de 70 a farmacologia saiu da fase em que os receptores eram tratados como entidades teóricas e começou a surgir a realidade bioquímica.
Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : estrutura e mecanismos de transdução de sinais Tipo 2 : Receptores acoplados a proteína G São também chamados de metabotrópicos ou receptores de 7 domínios transmembrana. São acoplados a efetores intracelulares através de uma proteína G; ex: m AChR Tipo 3 : Receptores ligados a quinase São muito diferentes dos ligados a proteína G. Medeiam as ações de uma grande variedade de fatores de crescimento e citocinas, bem como de hormônios, como insulina e a leptina. Medeiam também as ações de alguns peptídeos como peptídio natriurético atrial (ANP). Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : estrutura e mecanismos de transdução de sinais Tipo 1 : Receptores ligados a canais
- Consiste em 4 tipos diferentes de subunidades denominadas , , , cada uma com cerca de 40 - 58 KDa.
- O receptor nicotínico da acetilcolina é típico dessa família, possui subunidades com elevada homologia na seqüências e no perfil de hidrofobicidade. A estrutura oligomérica ( 2 , , , ) possui 2 sítios de ligação para a ACh (subunidades ). Os quais devem se ligar a moléculas de ACh para que o receptor seja ativado.
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : estrutura e mecanismos de transdução de sinais Tipo 1 : Receptores ligados a canais Mecanismo de comporta - estes tipos de receptores controlam os eventos sinápticos mais rápidos no sistema nervoso onde um neurotransmissor atua sobre a membrana pós-sináptica de uma célula nervosa ou muscular aumentando a permeabilidade a íons. Os neurotransmissores excitatórios como ACh na junção neuromuscular e o glutamato no SNC, aumentando a permeabilidade aos íons Na e K.
neurotransm.exe
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas
Família de receptores :
Tipo 2 : Receptores acoplados a proteína G
ex: m AChR, adrenoreceptores, receptores de
dopamina, de 5-HT, receptores opiáceos e
receptores para muitos peptídeos , receptores
de purina, quimiorreceptores envolvidos no
sentido de olfato.
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas
Família de receptores :
Tipo 1: Receptores acoplados a proteína G -
A maioria dos neurotransmissores interage com
receptores metabotrópicos ou ionotrópicos(com
exceção dos peptídeos), permitindo assim que a
mesma moléculas produza ampla variedade de
efeitos
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : estrutura molecular Tipo 2 : Receptores acoplados a proteína G Consistem de uma cadeia polipeptídica de 400- 500 radicais. Todos possuem 7 -hélices transmembrana, semelhante a dos receptores ligados a canais. Tanto a extremidade amino-terminal extra celular quanto a extremidade carboxi-terminal variam acentuadamente em seu comprimento e seqüência. Outra região também muito variável é a terceira alça citoplasmática longa. Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : Tipo 2 : Receptores acoplados a proteína G - Mecanismos alternativos de ativação dos receptores
- A ativação dos receptores acoplados a proteína G normalmente é conseqüência da ligação do agonista.
- Pode entretanto ocorrer por outros mecanismos como são os seguintes casos:
- trombina (protease envolvida na cascata de coagulação)- inicia suas respostas celulares através da sua ligação a um receptor acoplado a uma proteína G. Sendo sua atividade protease essencial para essa atividade, atuando removendo um segmento de 41 aa da cauda N-terminal extra celular do receptor (atuam como agonistas amarrados). Uma conseqüência desse tipo de ativação é que o receptor só pode ser ativado uma vez, já que a clivagem não pode ser revertida. Tendo a necessidade de síntese contínua do receptor
P
Após a fosforilação, os receptores podem ser
reativados por fosfatases ou internalizados por
endocitose e, a seguir, degradados sendo
substituídos por receptores recém-sintetizados.
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Receptores acoplados a proteína G Família de receptores : Tipo 2 : Receptores acoplados a proteína G - Proteínas G e sua função As proteínas G representam o nível de controle intermediário na hierarquia organizacional. São proteínas intermediárias denominadas de G por sua virtude de interação com os nucleotídeos GTP e GDP. Consistem de 3 subunidades , , e como pode ser visto no esquema abaixo: , GDP
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Receptores acoplados a proteína G Proteínas G e sua função Os nucleotídeos de guanina se ligam a subunidade , que possui atividade enzimática catalisando a conversão de GDP em GTP. Enquanto as subunidade e permanecem associadas no complexo . Todas as subunidades estão ancoradas a membrana através de uma cadeia de ácidos graxos. As proteínas G parecem ser livremente difusíveis no plano da membrana. Um único grupo de proteína G possivelmente interage com diversos receptores e efetores diferentes (promiscuidade). Um único complexo agonista-receptor pode ativar várias moléculas de proteína G, podendo cada uma delas permanecer associada a enzima efetora o tempo suficiente para produzir muitas moléculas do produto (geralmente segundo mensageiro)
GDP
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Função da proteína G Alvo^ Receptor 1 Alvo 2
(A)
, GDP , Proteína G Fofoslipídeos de membrana (B) Alvo 2 Alvo 1 Receptor Receptor ocupado
GDP GTP ,
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Função - Alvos da proteína G Sistemas efetores acoplados a proteína G: 1 - sistema adenilato ciclase formação de - AMPc 2 - sistema fosfolipase C - trifosfato de inositol IP 3 e DAG 3 - regulação de canais iônicos - principalmente Ca e K 1 - Sistema adenilato ciclase - AMPc O AMPc é sintetizado intracelularmente sob ação da adenilato ciclase e inativado por hidrólise a 5’-AMP através de enzimas (fosfodiesterases). Muitas drogas hormônios e neurotransmissores atuam aumentando ou reduzindo os níveis de AMPc. Função do AMPc - regula enzimas envolvidas no metabolismo energético, divisão e diferenciação celular, transporte de íons canais iônicos, e proteínas contráteis do músculo liso. Receptores ligados a Gs- Produzem estimulação da enzima adenilato ciclase aumentando assim os níveis de AMPc (ex: forscolina e íons fluoreto) e aqueles ligados a Gi - produzem inibição da enzima adenilato ciclase e redução dos níveis de AMPc (ex: metilxantinas como teofilina e cafeína e pelo Sidenafil Viagra). Proteína G (+) (-) Fosfato de inositol
Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Função - Alvos da proteína G Sistemas efetores acoplados a proteína G: 1 - sistema adenilato ciclase/AMPc 2 - sistema fosfolipase C- fosfato de inositol 3 - regulação de canais iônicos 2 - Sistema fosfolipase C - fosfato de inositol Muitos agonistas produzem um aumento na concentração de Ca livre, também induzem aumento paralelo na velocidade de degradação de fosfatidilinositóis (PI) que são fosfolípides menores de membrana. O difosfato (PIP 2 ) - é o substrato da fosfolipase C (PLC) que efetua a clivagem em diacilglicerol (DAG) e inositol trifosfato (IP 3 ), que atuam como segundo mensageiro. A ativação de PLC por vários agonistas é mediada através de uma proteína G de forma idêntica a adenilato ciclase, embora sejam subtipos diferentes de proteína G. Uma isozima PLC também pode ser ativada diretamente por receptores ligados a quinase. Através de um mecanismo que não envolve proteína G Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Função - Alvos da proteína G Sistemas efetores acoplados a proteína G: 1 - sistema adenilato ciclase/AMPc 2 - sistema fosfolipase C/ fosfato de inositol 3 - regulação de canais iônicos
- Sistema fosfolipase C (PKC) - fosfato de inositol (PI) Após a clivagem do PIP 2 e liberação do IP 3 restabelece-se o status. cuo. O DAG é fosforilado para ácido fosfatídico (PA), enquanto o IP 3 é desfosforilado e re-acoplados em PA para novamente formar PI.
- Fosfatos de inositol (PI) e cálcio intracelular (Ca)i O IP 3 atua ao liberar o Ca das reservas intracelulares. O( Ca)i é armazenado em vesículas no retículo sarcoplasmático que ativamente seqüestram o Ca , mantendo sua concentração no citosol de cerca de 10-^7 mol/l. O IP 3 liga-se a um receptor específico na membrana do retículo sarcoplasmático que está acoplado a um canal iônico cálcio-seletivo. A abertura desses canais , libera um fluxo de Ca na célula e eleva em cerca de 100 vezes sua concentração.
Proteína G (+) (-) Fosfato de inositol Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Função - Alvos da proteína G Sistemas efetores acoplados a proteína G: 1 - sistema adenilato ciclase/AMPc 2 - sistema fosfolipase C/ fosfato de inositol 3 - regulação de canais iônicos Diacilglicerol (DAG) e proteína quinase C (PKC) O DAG é altamente lipofílico e permanece no interior da membrana, a PKC acredita-se que migre do citosol para a membrana na presença do DAG, e então, liga-se a um sítio específico e torna-se ativada.. Existem pelo menos 13 tipos diferentes de PKC, que possuem em comum a capacidade de ser ativada por ésteres de forbol (compostos altamente irritantes produzidos por certas plantas). 3 - Regulação de canais iônicos Receptores acoplados a proteína G podem controlar a função de canais através de mecanismos independentes de 2º mensageiro. Neste caso a proteína G interage diretamente com o canal. Especificidade de agonista
Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : estrutura e mecanismos de transdução de sinais Família de receptores Tipo 3 : Receptores ligados a tirosina quinase e à guanilato ciclase São muito diferentes dos ligados a proteína G. Medeiam as ações de uma grande variedade de fatores de crescimento e citocinas, bem como de hormônios, como insulina e a leptina. Medeiam também as ações de alguns peptídeos como peptídio natriurético atrial (ANP). Possuem domínios extra e intracelulares muito grandes, e em todos os receptores é desencadeada uma cascata de quinases. A ligação do ligante resulta na dimerização de pares de receptores, o que permite uma auto fosforilação. A seguir os radicais autofosforilados de tirosina funcionam como sítios de ligação para outras proteínas intracelulares que possuem um domínio SH2, e o padrão de eventos deflagrados é altamente específico.
Farmacologia Aspectos Moleculares da Ação das Drogas Família de receptores : estrutura e mecanismos de transdução de sinais Tipo 4 : Receptores que regulam a transcrição genica Controle da expressão de canais Receptores e doença.
