Tema 2: Receptors lligats a canals inics Sn receptors que es troben implicats en la transmissi del senyal en el sistema nervis. Acetilcolina i noradrenalina. Receptors d'acetilcolina L'acetilcolina s una molcula petita (128 Da) que s'usa com a molcula senyal al sistema nervis (neurotransmissor). Es transmet en vescules sinptiques, de manera que quan s'allibera, la concentraci de molcula s molt gran en l'espai sinptic. Hi ha mecanismes per eliminar rpidament aquesta elevada concentraci quan ja no s necessria; per difusi i l'acetilcolinesterasa catalitza la hidrlisi (en qesti de millisegons) de l'acetilcolina transformant-la en acetat i colina. Aix, la seva concentraci varia molt rpidament. Quan aquest neurotransmissor s'allibera a les unions neuromusculars activa la resposta de la cllula muscular. Aquests receptors reben el nom de receptors colinrgics. Hi ha dues famlies de receptors colinrgics, els receptors nicotnics i els receptors muscarnics. La diferncia entre ambds s que tenen agonistes i antagonistes diferents. Si afegim nicotina a un receptor muscarnic no es reconeixeran, i viceversa. Receptors nicotnics Podem trobar els receptors nicotnics als ganglis, mscul esqueltic i neurones del sistema nervis central. Els receptors d'acetilcolina sn receptors de tipus canal inic, tenen un porus central que estar obert o tancat segons si est interaccionant amb el lligand. Tenen 5 subunitats, dues sn idntiques, al voltant del porus central. T una cavitat a la part extracellular i una a la part intracellular (ms petita) i estan connectades pel porus. L'acetilcolina interacciona amb les subunitats de manera que entra Na+ a l'espai intracellular i K+ a l'espai extracellular. A l'espai intracellular hi ha ms K + i viceversa. Aquest potencial negatiu provoca una despolaritzaci de la membrana transmetent la senyal i provocant la resposta cellular. Si la cllula que t el receptor s una neurona, la resposta cellular ser l'alliberament de molcula senyal. La senyal es transmet de neurona a neurona fins que arriba a la cllula muscular, la qual respondr contraient-se. Per tant, la despolaritzaci de la membrana fa que el mscul es contregui. Com es pot veure, que dues cllules tinguin el mateix receptor no implica que presentin la mateixa resposta cellular. Un antagonista dels receptors nicotnics s l'-bungarotoxina. Bloqueja el receptor perqu hi ha una diferncia d'afinitat amb l'acetilcolina; la Kd per l'acetilcolina s molt ms gran que la Kd per l'bungarotoxina. La Kd de la segona s unes 1000 vegades ms petita que la K d de l'acetilcolina. Per tant, si hi ha un receptor que interacciona amb -bungarotoxina ser ms complicat que interaccioni desprs amb acetilcolina. Els receptors nicotnics sn receptors de baixa afinitat. Aix s aix per tal que, quan baixi la concentraci dacetilcolina de lespai sinptic, aquesta es dissoci del receptor i baixi la resposta cellular.

Si l'afinitat dels receptors nicotnics fos molt gran, la resposta seria massa llarga, i no es podria desfer. Amb una baixa afinitat, la uni amb l'acetilcolina s reversible. Per purificar els receptors nicotnics, agafem mscul de rata, centrifuguem i ens quedem la fracci de les membranes. Aleshores purifiquem el receptor nicotnic per cromatografia dafinitat fent servir l-bungarotoxina. Marquem la toxina i lincubem amb un tall de teixit: quan revelem veurem on hi ha els receptors. Receptors muscarnics Els receptors muscarnics sn una famlia de receptors que tenen una estructura amb 7 dominis transmembranals (7tm) amb l'extrem amino terminal a l'espai extracellular i el carboxi terminal a l'espai intracellular, amb loops intracellulars i extracellulars. Es tracta de receptors associats a protena G trimrica. Aquesta interacci depn de la interacci amb el lligand. Tota la famlia respon a la atropina com a antagonista. Hi ha cinc subtipus diferents de receptors muscarnics, la diferncia s el lloc on s'expressen. Als ganglis limftics, M1; al mscul llis i cardac, M2, i al mscul llis, M3.

La principal caracterstica que els diferencia s que interaccionen amb protenes G diferents. Hi ha diferents tipus de protenes G, que es diferencien per la subunitat . Gs: Protena G -estimuladora. Estimula ladenilat ciclasa, augmenta la concentraci dAMP cclic. Gi: Protena G -inhibidora. Inhibeix ladenilat ciclasa, redueix la concentraci dAMP cclic. S'expulsa potassi i es despolaritza la membrana. Gq: Activa la fosfolipasa C, allibera inositol trifosfat (IP3) i diacilglicerol. Gt: Activa la fosfodiesterasa de GMP cclic, redueix la concentraci de GMP cclic.

M1, M3 i M5 interaccionen amb protenes Gq i M2 i M4 interaccionen amb protenes Gi.

El receptor M1 t Gq, que activa la fosfolipasa C. La fosfolipasa C hidrolitza els fosfolpids de membrana separant el cap polar de la cua hidrofbica, de manera que es forma diacilglicerol (queda a la membrana) i s'allibera l'IP3 (inositol trifosfat) al citosol. A la membrana del reticle endoplasmtic hi ha receptors nicotnics per l'IP3, el qual actua com a segon missatger intracellular. Quan s'activen permeten la sortida de Ca2+ del reticle cap al citosol. Aix, la resposta de la cllula a l'acetilcolina s l'augment de la concentraci de Ca2+ intracellular. El Ca2+ actuar com a segon missatger i provocar la resposta. A ms a ms, la combinaci de Ca 2+ i DAG activa la PKC. Els receptors de tipus M1 estimulen la secreci gstrica en cllules parietals i despolaritzaci de les neurones del sistema nervis central i autnom. El receptor M2 t efectes inotrpics (contracci del mscul cardac) i cronotrpics (batecs) negatius sobre el cor. El receptor M3 estimula la contracci del mscul llis i la vasodilataci. La vasodilataci en resposta a l'acetilcolina s un efecte indirecte; les cllules musculars que conformen el vas sanguini no tenen receptors per l'acetilcolina, sin que es troben a les cllules endotelials externes al vas sanguini. Els receptors M3 estan associats a la Gq, que augmenta la concentraci de Ca2+ i es sintetitzen prostaglandines que s'alliberen a l'espai extracellular. Aquestes prostaglandines s'uneixen als receptors de les cllules musculars dels vasos sanguinis (receptors 7tm associats a Gs). Aix provoca un augment de la concentraci d'AMPc, i aquest augmenta la captaci (i per tant la concentraci) de Ca2+. Per simplificar, podem dir que la cllula endotelial converteix la resposta a la Gq (increment de Ca2+) en una resposta a la Gs Les cllules endotelials tamb secreten xid (increment d'AMPc). ntric, que difon en la cllula muscular i n'activa la sntesi de GMPc, el qual disminueix la concentraci de Ca2+ i provoca la relaxaci de la cllula i per tant la vasodilataci. Hi ha diferents receptors colinrgics a diferents teixits. Aix vol dir que diferents teixits poden donar diferent resposta a la mateixa molcula senyal, amb diferents rutes de senyalitzaci. Receptors de les catecolamines Les catecolamines sn una famlia de molcules el precursor de les quals s la L-Tirosina. Les ms representatives sn adrenalina (o epinefrina), noradrenalina (o norepinefrina), serotonina i dopamina. El receptors de les catecolamines sn estereoespecfics, noms reconeixeran els Lenantimers. Hi ha diferents famlies de receptors adrenrgics (1, 2 i ) i diferents subtipus, segons la seva resposta a agonistes i antagonistes. Es poden trobar en diferents teixits: Al mscul cardac Receptors adrenrgics 1 A les cllules adiposes Receptors adrenrgics 3 Mscul bronquial Receptors adrenrgics 1 i 2 Tracte gastrointestinal Receptors adrenrgics 1, 2 i 2

L'activitat dels receptors es pot regular perqu hi hagi dimeritzaci dels receptors, perqu estiguin en una localitzaci anmala o per una alteraci de l'afinitat del lligand i el receptor. Tot els receptors poden ser modificats posttraduccionalment amb glicosilacions a l'espai extracellular i fosforilacions a l'espai intracellular. Receptors -adrenrgics L'afinitat dels receptors pels lligands varia segons el receptor. Tots tres sn receptors de protena G trimrica de tipus Gs: activa ladenilat ciclasa i augmenta la concentraci d'AMP cclic. Quan interacciona l'adrenalina amb el receptor, provoca un canvi de conformaci que facilita el bescanvi de GDP per GTP i aix provoca l'activaci de l'adenilat-ciclasa. Receptor 1: El receptor 1 es troba al miocardi i presenta la mateixa afinitat per l'adrenalina que per la noradrenalina. Al mscul cardac, l'augment de la concentraci d'AMPc activa la PKA (serina-treonina quinasa) que fosforila protenes de la cllula essencials per la contracci del mscul cardac, com ara la troponina I, que quan es fosforila activa la contracci. La PKA sinactiva amb la baixada de lAMP cclic. s un heterotetrmer: dues subunitats reguladores associades a dues de cataltiques. LAMP cclic suneix a les reguladores i les cataltiques queden lliures. A ms a ms, la PKA estimula el bescanvi de Na +/K+ (entra Na+ i surt K+) de manera que s'obren els canals de Ca2+ dependents de voltatge (augment de la concentraci de Ca2+ intracellular). Receptor 2: Els receptors 2 presenten afinitat essencialment per l'adrenalina i es troben localitzats al mscul llis. El mscul llis, a diferncia del cardac, es relaxa per acci de l'AMPc. La contracci del mscul cardac ve estimulada per la fosforilaci de la troponina I, en el mscul llis no hi ha troponina i ve donada per una altra diana de la PKA, la quinasa de la cadena lleugera de miosina, que inhibeix la funci de la miosina. Quan es fosforila la cadena lleugera de la miosina, sactiva i el mscul es contrau. Si la quinasa de la cadena lleugera est inactivada, el mscul no es pot contraure i es relaxa. Receptor 3: Els receptors 3 tenen una afinitat molt ms gran per noradrenalina que per adrenalina i els trobem a les cllules adiposes. Al teixit adips, ladrenalina estimula la degradaci dels lpids. LAMP cclic activa la PKA, que fosforila la lipasa del teixit adips que catalitza la hidrlisi dels lpids.

Receptors -adrenrgics Receptors 1: Estan associats a una protena Gaq, que activa la fosfolipasa C hidrolitzant els fosfolpids de membrana, formant-se IP3 i DAG. L'IP3 activa l'entrada de Ca2+ des de l'espai extracellular. Tamb activa un receptor de canal inic del reticle, que deixa sortir calci al citosol. Quan un teixit t un receptor a1 augmenta el Ca2+ i s'activa la contracci cellular. El segon missatger s el Ca2+, que activa la contracci muscular. La diferncia entre 1 i 2 s el tipus de segon missatger que utilitza. Al mscul llis trobem receptors 2, que provoquen la relaxaci muscular mitjanant la fosforilaci i inhibici de la quinasa de la cadena lleugera de la miosina. Tamb hi ha receptors 1, que augmenten la concentraci de Ca2+. Hi ha una protena quinasa (Ser-Thr quinasa) regulada per Ca2+ i calmodulina, amb gran nombre de substrats, que sanomena protena quinasa depenent de Ca 2+ i calmodulina. Aquesta fosforila i activa la quinasa de la cadena lleugera de la miosina provocant la contracci muscular. En resum, l'adrenalina, pel receptor 2 inhibeix la fosforilaci de la cadena lleugera de la miosina, i pel receptor 1 activa la quinasa de la cadena lleugera de la miosina. De manera que els dos receptors desencadenen senyals aparentment contradictoris. Aleshores, si les senyals sn contradictries, com sap la cllula com ha de reaccionar a ladrenalina? Lafinitat daquests dos receptors per ladrenalina s diferent: el 2 s ms af que l1, t la Kd ms petita. Quan la concentraci dadrenalina s baixa, noms interacciona amb el 2 (relaxaci, vasodilataci). Quan s gran, interacciona amb tots dos i laugment de Ca2+ supera els efectes de laugment dAMP cclic i hi ha contracci (vasoconstricci). Receptors 2: Provoquen la contracci del mscul vascular llis. Estan associats a una protena Gi que inhibeix l'adenilat ciclasa i afavoreixen l'entrada de Ca2+ extracellular. El calci activa la quinasa depenent de calci i calmodulina, que fosforila i activa la quinasa de la cadena lleugera de la miosina, provocant la contracci. D'aquesta manera, quan l'adrenalina s unida a un receptor 2 la cllula es contraur. Els receptors de tipus 2 provoquen, per efectes indirectes, vasodilataci. El que fan s regular la quantitat de molcula senyal (adrenalina) que arriba. Trobem receptors de tipus 2 a les neurones que alliberen adrenalina o noradrenalina a la uni del sistema nervis amb la cllula muscular llisa. Part de les molcules secretades interaccionen amb els propis receptors de la neurona (senyalitzaci autocrina), cosa que disminueix la quantitat dadrenalina que arriba a la cllula muscular (regulaci negativa). A ms quan sactiva el receptor 2 sinhibeix lalliberament de noradrenalina per part de la neurona. Aix la concentraci de neurotransmissor a lespai sinptic s elevada en un temps curt. La resposta ser diferent segons la cllula que rebi el senyal, perqu cada cllula t receptors diferents, i segons la quantitat de senyal que arriba a la cllula. S'ha pogut detectar que alguns receptors 7tm tamb dimeritzen. Alguns necessiten estar dimeritzats per ser actiu, com ara el receptor del GABA (cid -aminobutric). Si no hi ha aquests dmers (que sn heterodmers), la cllula no pot respondre, en un hi ha el lloc d'interacci amb el lligand i en l'altre el lloc d'interacci amb la protena G. Hi ha altres receptors 7tm que sn homodmers.