aula 4 medicina
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História do conceito de sítio de ação (“receptor”)
• John Locke (1690): “Se soubéssemos as afecções mecânicas entre as partículas de ruibarbo (...) ópio e um homem (...) deveríamos ser capazes de prever de antemão que o ruibarbo irá purgar, e o ópio irá fazer com que o homem durma (...)”
• 1865: Kekulé hipotetiza a estrutura do anel benzênico.
• 1878: John Langley enuncia a existência de uma substância com a qual a pilocarpina e a atropina formam “compostos”.
• 1905: Langley usa o termo “substância receptiva” para explicar as ações da nicotina e do curare no músculo esquelético.
• 1909: A. V. Hill enuncia o conceito quantitativo de receptor em termos de uma reação que segue a lei da ação das massas
A. V. Hill (1909)
• Foca-se no curso temporal da contração do músculo reto abdominal do sapo, produzida pela nicotina.
• Demonstra que a curva concentração-efeito, no equilíbrio, é descrita pela equação
• “Essa é a exata forma (...) e é forte evidência em favor de uma combinação entre a nicotina e algum constituinte do músculo”.
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Paul Ehrlich
• Enuncia o conceito moderno de receptor (“Corpora non agunt nisi fixata”), a partir de seu interesse na imunologia e quimioterapia de doenças infecciosas.
• 1909: descobre o Salvarsan, primeiro tratamento efetivo da sífilis.
Alvos para a ação dos fármacos
• Receptores– Receptores ligados a canais iônicos (alosterismo)– Receptores de membrana– Receptores ligados à tirosina quinase– Receptores nucleares
• Canais iônicos
• Enzimas
• Moléculas transportadoras
Receptores
Agonista
Classe EfeitoAbertura/fechamento
canais iônicos
Antagonista Bloqueio dos mediadores
Ex.: Nicotina(Agonista nAChRs)
Ex.: Danazol(Bloqueador rcpt estrogênio)
Ativação / inibiçãoenzimáticaEx.: THC(Agonista CB1)
Modulação de canaisiônicos
Ex.: Diazepam(Ligante BZD)
Expressãogênica
Ex.: Etinilestradiol(Ligante rcpt estrogênio)
Famílias de proteínas G heterotriméticas
• Gi/o
– Gαs
– Gαolf
– Gα1,2,3
– GαoA,B
– Gαt1,2
– Gαz
• Gβ
– β1- β4,
β6– β5
• Gq– Gαq
– Gα11
– Gα14
– Gα15
– Gα16
• G12
– Gα12
– Gα13
• Gγ
AC
↓ AC
K+ ↓ Ca2+
PDE6 ↓ cGMP
↓ AC
PLC β1
Troca do ρGTP
Famílias de proteínas G monoméricas
• Ras: Associadas à MAPK; ativadas nas cascatas de rcpts ligados a TRK.
• Rho: Associadas à via JNK e p160MAPK; Ativadas por GEFs.
• ARF: Fatores de ribosilação; associados à ribosilação das proteínas Gs heterotriméricas (cólera).
• Rab: Facilitam a formação de complexos SNARE.
• Ran: Associadas ao tráfego de proteína e RNA para e do núcleo; ativadas por GEFs como a RCC1.
Isoforma Proteína G Proteínoquinases Cálcio
AC1 S Gαs
I Gβγ
I Gαo
PKC: S fraca
CAMKIV: I
S pela I de Ca2+-CaM
AC2 S Gαs
S Gβγ (cond. atv. Gαs)
PKC: S
AC3 S Gαs PKC: S fraca
CaMKII: I
S Ca2+-CaM
AC4 S Gαs
S Gβγ (cond. atv. Gαs)
PKC: I
AC5 S Gαs
I Gβγ
I Gαi
PKA: I
PKACGα,ς
I Ca2+
AC6 S Gαs
I Gβγ
I Gαi
PKA: I
PKC: I
I Ca2+
AC7 S Gαs
S Gβγ (cond. atv. Gαs)
PKC: S
AC8 S Gαs S Ca2+-CaM
AC9 S Gαs
Alvos do AMPc
• PKA (proteínoquinase dependente do AMPc): Quinase direcionada a serina/treonina
• CNG (canais ligados a nucleotídeos cíclicos) no epitélio olfatório e nodo sinoatrial.
Proteínoquinase C• Quinase direcionada a serina/treonina.
• É ativada na presença de altas [Ca2+]i
• Ativação prolongada na presença de ésteres de forbol.
• PKCα, γ, βI & βII: S por DAG, fosfatidilserina (PS) e Ca2+
• PKCδ, ε, η, θ: Estimuladas por DAG e PS.
• PKCς, ι/λ: Estimuladas por PS.
• Associadas à liberação de trmtr, regulação de canais iônics, controle do crescimento e diferenciação, e modificação da plasticidade neural.
[email protected] et al., 2005
Cálcio como sinalizador
• Células em repouso apresentam [Ca2+]i de ~100 nM.
• Fontes externas: Canais de Ca2+ operados por voltagem, canais de Ca2+ operados por ligantes.
• Fontes internas: canais de Ca2+ operados por depósitos IP3R e rcpt de rianodina.
• Tampões citosólicos: Parvalbumina, calbindina, calretinina regulam a forma e a duração do sinal e limitam-no espacialmente.
Ca2+-calmodulina
• Sensor de cálcio que medeia a ligação do cálcio e a atv. bioquímica.
• Regula a contração da musculatura lisa (ligação a MLC), interação entre vias de sinalização, transcrição gênica, modificação de canais iônicos, e metabolismo.
• Diversas enzimas ativadas pela Ca2+/CaM são fosforilases.
[email protected] et al., 2005
Fosforilação de proteínas
• Processo proeminente de diversas vias de sinalização.
• Associado a proteínoquinases e proteínofosfatases.
• PKs: Divididas em dois grupos, em função do aminoácido que fosforilam (serina/treonina e tirosina).
Resumo: Rcpts ligados a proteínas G
• Ligantes: Aminas biogênicas, glucagon, vasopressina, ACTH, adenosina.
• Receptores: Receptores 7TM; domínio citosólico associado a uma prot. G heterotrimérica.
• Transdução de sinal: Segundos-mensageiros envolvendo AMPc, IP3/DAG ou GMPc.
Tirosina quinases
• Catalizam a transferência de um fosfato para um resíduo tirosina em um polipeptídeo.
• Dividem-se em quinases receptoras e não-receptoras.
Guanilil ciclasesSítio de ligação do transmissor (ANP ou BNP)
Atv
Produção de NO• Relaxa// mus. liso• Vasodilatação• Agr. plaquet.• Trans. sínáptica
• Natriurese• PA
Free et al., 2007
Alvos do GMPc
• PKG (proteínoquinase dependente do GMPc): Quinase direcionada a serina/treonina vasodilatação, regulação da pressão arterial, modulação da liberação de cálcio, modulação de receptores NMDA, regulação da apoptose e sobrevivência de nrns.
• CNGs: Fotorreceptores e epitélio olfativo.
• Fosfodiesterases: Regulação da atividade do AMPc.
Nitratos orgânicos como vasodilatadores
• Os nitratos orgânicos reduzem o tônus da musculatura lisa vascular ativando a guanilato ciclase e elevando os níveis intracelulares de GMPc
• O agente causativo desse processo é o NO gerado a partir do nitrato orgânico.
• A geração de NO a partir do nitrato (via uma aldeído desidrogenase mitocondrial) depende de uma fonte de grupos sulfidrila livres.Lüllmann et al., 2005
Resumo: Rcpts com atv. enzimática intrínseca
• Rcps RTK– Ligantes: Insulina, EGF, fator de
crescimento de fibroblastos (FGF), neurotrofinas, outros fatores de crescimento.
– Receptores: α-hélice transmembranar única; atv. tirosina quinase intrínseca no domínio citosólico.
– Transdução de sinal: Via Ras-MAPK; via IP3/DAG; via PI-3 quinase.
• Rcpts citocinas– Ligantes: Interferonas, eritropoietina,
hormônio de crescimento, algumas interleucinas, outras citocinas.
– Receptores: α-hélice transmembranar única; folha β conservada no domínio extracelular; JAK quinase associada com domínio intracelular.
– Transdução de sinal: Ativação direta de fatores de transcrição STAT; via PI-3 quinase; via IP3/DAG; via Ras-MAPK.
• GCs– Ligantes: Pleiotrofinas, hormônios.– Receptores: α-hélice transmembranar
única; atv. guanilato ciclase intrínseca no domínio citosólico.
– Transdução de sinal: Geração de GMPc.
• Vias NF-κB– Ligantes: Fator de necrose tumoral α,
interleucina 1, antagonistas da TNF-α.– Receptores: Toll.– Transdução de sinal: Degradação
dependente de fosforilação de proteína inibitória com liberação do fator de transcrição NF-κB no citosol.
Glicocorticóides: Mecanismos de ação
A. Mecanismo de trans-ativação básica: Maquinaria de transcrição opera em nível baixo; o complexo ligante-rcpt liga-se a um ou mais elementos de resposta a glicocorticóides (GREs) ‘positivos’ dentro da seqüência promotora, sobre-regulando a transcrição.
B. Mecanismo de trans-repressão básica: Maquinaria de transcrição ativada constitucionalmente por fatores de transcrição (TF); o complexo ligante-rcpt liga-se a um GRE ‘negativo’ (nGRE), deslocando esses fatores e ↓ a expressão gênica.
C. Mecanismo de transcrição precoce: A transcrição é conduzida, em altos níveis, pelos fatores de transcrição Jun e Fos, ligados ao sítio regulatório AP-1. Esse efeito é reduzido na presença do GR.
D. Mecanismo de fator nuclear kB: Os fatores de transcrição P65 e P50 ligam-se ao sítio NFkB, promovendo a expressão gênica; esse mecanismo é bloqueado na presença do GR, que liga-se aos fatores de transcrição e bloqueia suas ações.
Resumo: Rcpts nucleares
• Ligantes: Moléculas lipofílicas, incluindo hormônios esteróides, tiroxina, retinóides e ácidos graxos.
• Receptores: Domínio de ligação ao DNA, domínio de ligação de hormônios, domínio variável.
• Transdução de sinal: Ativação do fator de transcrição pelo complexo ligante-receptor.
Canais iônicos
Bloqueadores
Classe Efeito
Permeabilidadebloqueada
ModuladoresAumento ou redução da
probabilidade de abertura
Ex.: Amilorida(Bloquedora canais Na+)
Ex.: Diidropiridina(Moduladora canais Na+)
TRPV1
• A ativação desse receptor produz um influxo de cátions por um canal iônico, levando à despolarização de nrns nociceptivos.
• O influxo de cálcio no nrn nociceptivo, através do TRPV1, causa a liberação de substância P e peptídeo relacionado ao gene da calcitonina, um fenômeno chamado de inflamação neurogênica.
• Expressão em um subconjunto de nrns sensoriais pequenos ou médios que projetam-se da raiz dorsal, gânglio trigêmeo e gânglio nodoso para as camadas superficiais da medula e do trato solitário.
Fatores que ativam o TRPV1
• Capsaicina
• Prótons
• Calor
• Essa ativação produz correntes de cátions retificadoras, direcionadas para fora, com alta permeabilidade ao cálcio.
Resumo: Receptores ligados a canais iônicos
• Ligantes: Neurotransmissores, GMPc, estímulos físicos, IP3.
• Receptores: 4 ou 5 subunidades com um segmento homólogo em cada subunidade alinhando o canal.
• Transdução de sinal: Mudança localizada no potencial de membrana devido ao influxo de íons; elevação do Ca2+ citosólico.
Enzimas
Inibidores
Classe Efeito
Inibição da reação normal
Substratofalso
Produção de metabólito anormal
Pró-droga Produção da droga ativa
Ex.: Sinvastatina(Inibidora HMG-CoA
redutase)
Ex.: Metildopa(Substrato falso
HMG-CoA redutase)
Ex.: Cortisona(Pró-droga p/
hidrocortisona)
Moléculas transportadoras
Inibidores
Classe Efeito
Bloqueio do transporte
Substratofalso
Acúmulo de compostonão-natural
Ex.: Cocaína(Inibidora recaptação NE)
Ex.: Metildopa(Substrato falso Recaptação NE)
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