Recettori accoppiati a proteine G trimeriche I ESEMPI

Recettori accoppiati a proteine G trimeriche (I)

ESEMPI DI RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE G TRIMERICHE Neurotramettitori: Eicosanoidi: • catecolamine • dopamina • Serotonina • acetilcolina • prostaglandine • prostacicline • tromboxani • leucotrieni Ormoni peptidici: Mediatori di diversa origine: • ACTH e CRF • LH • FSH • TSH e TRH • GHRH • Vasopressina (ADH) • Glucagone • PTH • Calcitonina Trombina Bradichinina C 3 a e C 5 a Nucleotidi (ATP) Chemochine

4 1 3 2 EFFETTORE RGS (Regulators of G protein Signaling) - EFFETTORE

a as ai/o + aq b g a 12/13 b g - Adenilato ciclasi AMPc Fosfolipasi Cb Rho Ca 2+ e Diacilglicerolo (DAG) Rho chinasi Fosfolipasi Cb Fosfatidil. Inositolo 3 Chinasi (PI-3 K) Fosfatidilinositolo 3 Fosfato

Tossina colerica Tossina della pertosse + - as b ai/o + g - Adenilato ciclasi Fosfolipasi Cb AMPc Protein kinase A (PKA)

aq b g Fosfolipasi Cb Ca 2+ e Diacilglicerolo (DAG) PKC Fosfolipasi A 2 Acido arachidonico Eicosanoidi Fosfolipasi D Acido Fosfatidico

Tirosin chinasi recettoriali e citoplasmatiche PLC-g Proteine G trimeriche (Gaq e subunità bg) Ca 2+ Ras PLC-b PLC-d PLC-e

Diversi attivatori: Ca 2+, PKC, MAP kinasi

PKCs Sintesi di Pt. Ins(4, 5)P 2

P-serine- binding Classiche (c. PKC) Nuove (n. PKC) PMA: phorbol miristato acetato, il principio attivo presente nell’olio di croton usato per definire il fenomeno della promozione dei tumori Attivate da: diaciglicerolo, fosfatidilserina e calcio Atipiche (a. PKC)

Classiche (c. PKC) Nuove (n. PKC) Atipiche (a. PKC) Attivate da: diacilglicerolo e P-serina, MA NON calcio

Classiche (c. PKC) Nuove (n. PKC) Atipiche (a. PKC) Attivate dalla sola P-serina

LIBERAZIONE DI CALCIO DA STORE INTRACELLULARI Ligando Sensore di voltaggio nel muscolo scheletrico Recettore Ca 2+ Recettore RYR 1 (Rianodina) Store Intracell Reticolo Sarcoplamico Recettore IP 3 (Ins. P 3 -R) Ca 2+ Store Intracell (REL) Canale per il Ca 2+ (VOC) nel muscolo cardiaco Recettore RYR 2 Ca 2+ “Calcium-induced calcium release”

Ingresso di Calcio dall’esterno all’interno della cellula Ca 2+ --- +-+ VOC Voltage Operated Channel Store intracell ROC Receptor Operated Channel SOC Store Operated Channel

11, 669 - 677 (2009) Cahalan Nature Cell Biol 11, 669 - 677 (2009)

Ca 2+ ATP Ca 2+ ADP Ca 2+ SERCA: Sarcoplasmic/Endoplasmic Reticulum Calcium ATPase Na+ Ca 2+

“Canalopatie” Kass. J. Clin. Invest. 115, 1986 -1989, 2005 Episodi di tachicardia ventricolare durante il rilascio di catecolamine in seguito a stress emozionali o fisici

NELLA CELLULA MUSCOLALE CARDIACA I SEGNALI CALCIO SONO REGOLATI DAI RECETTORI b-ADRENERGICI. Calcium-induced calcium release (CICR) VOC di tipo L (recettori di diidropiridine) Ry. R 2 CELL MUSCOLARE CARDIACA PLB = fosfolambano; inibitore di SERCA regolato negativamente da fosforilazione

4 3 2 1

EFFETTI ATTIVAZIONE DI PKA SU CONTRAZIONE MIOCARDIO 1 2 Fosforilazione fosfolambano (PLB) Fosforilazione troponina I Aumento attività di SERCA Dissociazione Ca 2+ dai miofilamenti Aumento disponibilità di Ca 2+ nel ret. sarcoplasm. Aumento contrazione cardiaca Accellerazione rilasciamento muscolare

EFFETTI ATTIVAZIONE DI PKA SU CONTRAZIONE MIOCARDIO 3 Fosforilazione recettore per rianodina Aumento apertura del canale Aumento rilascio di Ca 2+ 4 Fosforilazione canali (tipo. L) peri il Ca 2+ Aumento apertura dei canali Aumento rilascio di Ca 2+

Aumento tono simpatico Danno miocardico Compenso acuto Diminuzione gittata cardiaca Aumento delle gittata cardiaca Stimolazione b-adrenergica miocardiociti Circolo vizioso ed amplificazione del danno Aumento della frequenza e forza di contrazione • Aumento consumo energetico • Induzione di apoptosi • Aritmie • Ipertrofia Meccanismi esogeni di protezione: Farmaci b-bloccanti Meccanismi endogeni di protezione: fosforilazione del recettore b-Adr. e “down-modulation recettoriale

In analogia con le due grandi forze universali che si oppongono nella filosofia cinese (Yin/Yang) il GMPc regola negativamente l’ipertrofia cardiaca

- IPERTROFIA

RHO KINASE

UNA PROLUNGATA STIMOLAZIONE b-ADRENERGICA E’ SOLO UNO DEI MECCANISMI DI INDUZIONE DELL’IPERTROFIA CARDIACA Cardiomiopatia dilatativa Ipertrofia concentrica Ipertrofia eccentrica Vol. 7, pag. 589, 2006

DIVERSE INTERAZIONI AGONISTA/RECETTORE POSSONO GENERARE SEGNALI CHE INDUCONO IPERTROFIA CARDIACA Stress bio-meccanico INTEGRINA Fattore di crescita (IGF: Insulin-like Growth Factor; EGF) Endotelina Angiotensina II Catecolamine (stimolazione a-adrenergica) Gaq P b g FAK, Src P PLC Ca 2+ PKC IPERTROFIA PI 3 -chinasi (IB) PI 3 -chinasi (IA) MAP chinasi

Ca. MK: Protein chinasi Ca/Calmodulina-dipendente Histone Deacetylase MEF: myocyte enhancer factor (fosfatasi) Nuclear Factor of Activated T cells

La calcineurina è bersaglio di farmaci che inibiscono la risposta immune “immunofiline” (FK 506 -binding proteins) Subunità catalitica (Cn. A) calmodulina ciclosporina A ciclofilina A Subunità regolatrice (Cn. B) Heineke et al. Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 589– 600 (August 2006) | doi: 10. 1038/nrm 1983

Anche PKC attivata attraverso la formazione di DAG, derivato dall’idrolisi di fosfoinositidi da parte di PLC, regola la trascrizione genica in cellule muscolari Histone acetyl transferase Signal-dependent modulation of cardiac genes and hypertrophy by class II HDACs. MEF 2 recruits class II HDACs to target genes, which results in transcriptional repression due to chromatin condensation. Stimulation of cardiomyocytes with neurohumoral agonists acting through G-protein coupled receptors (GPCRs) activates kinase pathways that culminate with the phosphorylation of class II HDACs and their export to the cytoplasm as a complex with 14 -3 -3 proteins. The nuclear export protein CRM 1 is required for HDAC nuclear export. The release of class II HDACs from MEF 2 allows for the association of HATs with MEF 2 and consequentially chromatin relaxation and transcriptional activation of fetal cardiac genes.

L’ipertrofia cardiaca è solo una delle diverse manifestazioni patologiche interessano il muscolo cardiaco e scheletrico

Sono stati individuati diversi geni codificanti per proteine strutturali del muscolo cardiaco e scheletrico le cui lesioni determinano specifiche patologie J Cell Biol 194: 355, 2011

Sarcoglycan complex dystroglycan complex Il “Dystrophin associated molecular complex” protegge la membrana della cellula muscolare dal trauma meccanico dovuto alla contrazione ripetuta Davies and Nowak Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 762– 773 (October 2006) | doi: 10. 1038/nrm 2024

Muscolo normale Distrofia muscolare N DM Colorazione con Ab anti-distrofina Davies and Nowak Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 762– 773 (October 2006) | | doi: 10. 1038/ nrm 2024

30/100. 000 nati maschi 3/100. 000 nati maschi

Distrofie dei muscoli scapolari e pelvici Distrofia tibiale (nell’Hz) o dei muscoli Scapolari e pelvici (nell’Oz) Distrofie muscolari di Duchenne o Becker AD X-linked Mutazioni in geni che codificano Per collagene ti tipo VI causano Miopatia di Bethlem e distrofia Muscolare di Ullrich Distrofie muscolari di Emery-Dreifuss Davies and Nowak Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 762– 773 (October 2006) | doi: 10. 1038/nrm 2024