Récepteurs et messager secondaires Flashcards
Qu’est-ce qu’une enzyme effectrice
Protéine capable de produire des seconds messagers qui activerons des cascades de réponses dans la cellule
Quelle molécule de signalisation primaire (premier messager) entre directement dans la cellule? (+ ex)
Hormone stéroïde
Ex: Cortisol
1. Séquestré par une protéine qui le maintient dans le cytoplasme
2. Ligand se lie au récepteur
3. Changement de conformation du récepteur
4. Protéine qui le séquestre retirée
5. Récepteur (= facteur de transcription) transloqué vers le noyau
=> Pas besoin de second messager
Quelles sont les 2 grandes familles de récepteurs membranaire? (+ les sous-classes)
-
Récepteur Ionotropique: “Signalisation directe”
-> Canal (s’ouvre en présence du ligand via changement de conformation) -
Récepteur Métabotropique: “Signalisation indirecte”
-> Activation par ligand
-> ≠ canaux (≠ perméabilité) mais peuvent ouvrir des canaux secondaires par l’activité de leur voie
— Récepteur métabotropique à 7 domaines transmembranaires couplé aux protéines G
— Récepteur métabotropique couplé à activité enzymatique (différents types d’activités: tyrosine/sérine/thréonine-kinase…)
Où se situent les récepteur nicotiniques à l’acétylcholine?
Dans les cellules musculaires squelettiques activées par les motoneurones
Quel type de récepteurs sont les récepteur nicotiniques à l’acétylcholine (+ fonctionnement + 5 étapes suivent la transduction du signal)?
Récepteurs ionotropiques
-> Liaison au neurotransmetteur acétycholine ouvre le canal (changement de conformation) pour laisser entrer des ions sodium dans les cellules musculaires squelettiques
Dans la cellule: Transduction du signal induit:
- Dépolarisation (entré de charges positives Na+)
-
Ouverture de canaux claciques voltage activés (s’ouvre lors du changement de potentiel de membrane)
~ sorte d’effecteurs - Entrée d’ion calcium (= second messager)
- Ions calcium induise une réponse cellulaire (différente en fonction des cellule)
=> Contraction musculaire
Quel type de récepteurs sont les récepteurs NMDA au glutamate (4 étapes)?
Récepteurs ionotropiques
-> Glutamate sécrét par le neurone présynaptique se lie au récepteur NMDA du neurone postsynaptique
- Glutamate se lie au récepteur NMDA
- Récepteurs NMDA directement perméables aux Ca(2+)
=> Ouverture (changement de confromation) - Changement du potentiel de membrane COUPLÉ à l’entrée du second messager Ca(2+) dans le neurone postsynaptique
-
Réponse cellulaire induite
=> Changement de la transcription génique
Mécanisme d’action des Récepteurs ionotropiques
Compléter:
Structure et caractéristiques (7) des récepteurs métabotropiques couplés au prot G
-
Change de conformation en présence du ligand
-> induisant une interaction physique avec des protéines avoisinantes -
7 domaines transmembranaires (hélices alpha) couplé aux protéines G
(localisation membrane plasmique ou dans membrane d’organelles) - Grand nombre de récepteurs dans le génome (~800 chez l’homme)
- Impliqués dans quasi toutes les fonctions de l’organisme
- Cible importante pour les médicaments
- Nombreux récepteurs orphelins (pas de ligand naturel actuellement connu)
- Protéine G attachée = hétérotrimérique
-> Composée de 3 sous-unités (alpha/bêta/gamma)
-> possède un lipide qui les accroche à la membrane
4 grandes classes de récepteurs aux prot G (GPCR) dans le génome
-
Récepteurs aux odeurs (50% ~400)
-> OR -
Récepteurs des goûts sucré, amer, umami (~30aine)
-> TR -
Récepteurs aux phéromones (Absents ou mutés chez l’homme/présents chez le souris)
-> V1R/V2R -
Autres GPCRs (impliqués dans l’ensemble des fonctions du corps)
=> Localisation du ligand (peptides/petites molécules/neurotransmetteurs…) varie selon les classes de récepteurs GPCRs (~800 types de gènes codants fonctionnent de la même manière mais ont des spécificités)
= Spécificité d’interaction
Qu’est-ce qu’une phéromone?
Molécule chimique induisant une réponse comportementale chez un autre individu de la même espèce
Fonctionnement global de touts les récepteurs aux prot G (points commun de toutes les classes)
(2 points, 3 étapes)
-
SPÉCIFICITÉ de l’interaction avec les ligand
-> Proton/Ca(2+)/Odeurs/Petites molécules/Protéines… -
Même principe pour tous:
1. Liaison du ligand active le récepteur
2. Activation de la protéine G (GDP -> GTP)
3. Dans la plupart des cas: Action sur une protéine effectrice (enzyme/canaux…)
Mécanisme de changement de conformation en présence de ligand des récepteurs aux prot G: (7)
Absence de ligand: Zone d’interaction avec la protéine G PAS ACCESSIBLE à la prot G
Présence de ligand: Changement de conformation du récepteur => interaction avec prot G
- Sous-unité alpha de la prot G ne peut pas se lier au récepteur
- Fixation du ligand => forme active du récepteur
- Sous-unité alpha interagit avec le domaine cytoplasmique du récepteur
- Changement de conformation de la prot G
- Sous-unité alpha libère du GDP (poche s’ouvre)
- Sous-unité alpha FIXE DU GTP
- Dissociation des sous-unités bêta et gamma
Réaction chimique dans la protéine G suite à l’activation du récepteur à 7 domaines transmembranaire: (4)
- Sous-unité alpha lie un GDP
= Forme inactive: alpha/bêta/gamma sont reliés pour former une prot G hétérotrimérique - Activation du récepteur => Départ du GDP
- Liaison de GTP sur la sous-unité alpha
- Sous-unité alpha se dissocie du couple bêta gamma
=> Principe valable pour toutes les prot G
Mécanisme de la voie de l’adénylate cyclase et de l’AMPcyclique: (6)
Donner les 2 nature possibles de la sous-unité alpha dans ce cas
- Effecteur = adelylate cyclase
=> Hydrolyse de l’ATP pour générer de l’AMP cyclique (AMPc) + 2 phosphates (déchets)
Transduction du signal:
- Changement conformationnel du récepteur + activation de la prot G
- Sous unité alpha échange du GDP contre GTP (ATTENTION ≠ phosphorylation)
- Détachement le la sous-unité alpha
- Interaction avec adenylate cyclase
=> 2 POSSIBILITÉS DE NATURE DES SS-UNIT ALPHA (des prot G):
• Alpha-s = Stimule l’adénylate cyclase
-> Activité de l’activité enzymatique augment => Concentration d’AMPc produite par l’enzyme AUGMENTE
• Alpha-i= Inhibe/réduit l’activité de l’adénylate cyclase
-> Production d’AMPc diminue - Processus conduit à la GENÈSE DE L’AMPc (= second messager)
- AMPc active une protéine de phosphorylation (Kinase A…)
Rôle et structure de la protéine Kinase A
- Phosphoryle d’autre protéines
- 4 sous-unités
- 2 types de sous unités:
— catalytique (effectuent la phosphorylation)
— régulatrice (inhibe l’activité de la sous-unité catalytique lorsqu’elles sont liées)
Déroulement de la cascade de signalisation dépendant de l’AMPc (5)
==> Rétrocontrôle de l’AMPc
- Kinase A (PKA) inactive = sous-unités régulatrices liées aux sous-unités catalytiques
- AMPc (4 molécules) se lient sur 4 sites des sous-unités régulatrices
- Dissociation entre ss-u régulatrices et ss-u catalytiques
- Sites de phosphorylation des ss-u catalytiques activés
-
Phosphorylent d’autres protéines (ex: PDE: phophodiestérase)
=> ATP hydrolysé en ADP + transfert de groupement phosphate sur la prot phosphorylée
= changement d’activité (ex: PDE détruit l’AMPc = voie de rétrocontrôle)
=> Il y a plusieurs issues possibles (plusieurs protéines régulées par la PKA (ex: CREB))
=> Spécifique à la cellule
Rôle de la protéine Phosphodiestérase (PDE)
Phosphodiestérase phosphorylée par Kinase A (PKA) a pour fonction de dégrader l’AMPc
= MÉCANISME DE RÉTROCONTRÔLE DE LA VOIE ADÉNYLATE CYCLASE/AMPc
AMPc —> AMP + Pi
Quel mécanisme permet l’établissement de la liaison du facteur de transcription CREB sur les séquences d’ADN spécifique (CREB binding element) ?
- Protéine PKA transloquée vers l’intérieur du noyau
- Phophyryle la protéine CREB
- Seul la protéine CREB phophorylée peut se lier à l’ADN
- Autres protéines se lient sur CREB
= Complexe protéique qui régule la transcription génique
Mécanisme de la voie de la phopholypase C bêta (5)
- Récepteur métabotropique au prot G lie le ligand
- Sous unité Galpha-q échange du GDP contre GTP
- Galpha-q se dissocie des ss-u bêta et gamma
- Se lient à l’enzyme effectrice phopholypase C bêta (activation)
- Effecteur hydrolyse du phophatidyl-inositol biphosphate (PIP2) en 2 seconds messagers (= modes d’action et voies différents):
— Diacylglycérol (DAG)
-> Active la prot Kinase C (PKC) qui phophoryle d’autre prot
— Inositol triphophate (IP3)
-> Se lie à un récepteur ionotropique (canal calcique sensible à l’IP3) dans la membrane du réticulum endoplasmique = ouverture (calcium diffuse depuis le RE vers le cytoplasme dans le sens du gradient)
=> Phophorylation calmodulin (calcium permet la liaison avec kinase)
-> Calcium = sorte de troisième messager
Mode d’action du clacium (= second messager)
-> 3 étapes
- Protéine calmoduline change de conformation en présence de CALCIUM
= Complexe Ca(2+)/Calmodulin - Complexe peut interagir avec des prot Kinases (entre autres) et s’autophosphoryle (= complexe ACTIVÉ) pour ensuite agir sur d’autres prot
- Complexe Ca(2+)/Calmodulin/Kinase actif peut être déphophorylé par l’intermédiaire de prot phosphatase = retour à l’état inactif
= CYCLE
=> Spécifique d’une cellule à l’autre
Signalisation peut être arrêtée si calcium renvoyé dans le milieu extracellulaire ou RE (concentration cytoplasmique redevient très faible)
Les deux grandes voies permises par les sous unités alpha de la protéine G des récepteurs à 7 domaine:
- Voie de l’adénylate cyclase et de l’AMPcyclique
-> Galpha-s et Galpha-i
-> Second messager = AMPc - Voie de la phopholypase C bêta
-> Galpha-q
-> Seconds messagers = IP3 + Diacidglycérol
Les seconds messagers ont ensuite chacun leur propre voie de destruction/régulation
+ Sous-unités bêta-Gamma ont leur propre voies
=> Port et gènes exprimés diffèrent selon les cellules!
Cycle de fonctionnement des GPCRs (6 étapes))
- Ligand lié au récepteur
=> ACTIVATION - Sous-unité alpha se détache (échange GDP-GTP)
- Effecteurs s’activent via interaction avec Galpha (en gros Galpha fait son taff)
-
Protéine RGS vient s’attacher et stimule (accélère) la sous-unité Galpha qui Hydrolyse le GTP en GDP (+ Pi)
=> Début de l’INACTIVATION - GDP à l’intérieur de la poche de Galpha induit un changement de conformation
- Galpha se ré-associe au sous-unités bêta et gamme
= COMPLEXE INACTIF
=> CYCLE PEUT RECOMMENCER EN PRÉSENCE DE LIGAND
Quels sont les 3 moyens d’arrêt de transduction du signal intercellulaire?
-
Diminution de la concentration de la molécule de signalisation primaire
= Ligand absent du milieu extracellulaire car
— Dégradation
— Recapture
— Diffusion
Si ligand toujours présent en milieu extracellulaire:
-
Modification de l’activité du récepteur
— Désensibilisation (si le ligand reste trop longtemps)
1. Phosphorylation du récepteur (par prot GRK)
2. Interaction entre ß-arrestine et récepteur phosphorylé
— Endocytose (si la désensibilisation persiste trop longtemps et que trop de ligand présent)
=> Cellule internalise les récepteurs, récepteurs cachés (PLUS DE RÉPONSE POSSIBLE)
=> Peut être ramené à la surface
= Protection des voies contre la suractivation de la voie
Déroulement de la voie de transduction des cellules sensorielles du nez (signalisation par les GPCRs) (7)
- Molécule volatile (ligand) interagit avec récepteur olfactif métabotropique
- Galpha-S interagit avec effecteur pour porduire l’AMPc
- Réponse cellulaire: Activation d’un récepteur ionotropique ouvert par l’AMPc (=ligand)
- Ions sodium et clacium entrent dans la cellule
- Cellule se dépolarise
- Neurone sensoriel olfactif du nez reconnaît l’odeur et émet des potentiels d’action
- Libération de neurotransmetteurs au niveau du cerveau
Mécanismes de transduction du signal lumineux dans la rétine (en présence et absence de lumière) (7 et 2)
En présence de lumière(photons):
- Cône et batonnets de la rétine ont des zones spécialisées qui contiennent des récepteurs GPCRs
- Reconnaissance de photons + liaison
- Molécule de rétinal à l’intérieur des récepteurs change de conformation et récepteur s’active
- Activation de sous-unités alpha de la prot G
- Galpha active l’enzyme effectrice PDE
- PDE détruit le GMPc (transformé en GMP + Pi)
-
Canaux se ferment
=> Hyperpolarisation
=> Diminution de neurotransmetteurs au niveau des synapses, cônes et bâtonnets
En absence de lumière (photons):
- Guanulate cyclase (GC) membranaire converti les GTP en GMPc
- GMPc ouvre des canaux pour faire entrer des ions dans la cellule
=> Dépolarisation
=> Libération de neurotransmetteurs
Mécanisme de transduction du signal pour la plupart des récepteurs à activité enzymatique (3)
Absence de ligand: récepteurs seuls froment des monomères
-> Séparés les uns des autres
-> INACTIFS
Présence de ligand (ex: insuline): récepteurs forment un homodymère
-> Associés l’un à l’autre
-> ACTIFS
= Récepteurs à ACTIVITÉ ENZYMATIQUE DE KINASE (phosphorylation)
- Accolement des récepteurs en homodimère entraine des phosphorylations croisées (réciproque)
= Récepteur phosphorylé - Conversion en signal intracellulaire effectuée par le récepteur même (pas besoin de Gprot)
- Voies de signalisation différentes partent de ces zones phsophorylées
Mode d’action des récepteurs tyrosine kinase avec phsophlypase C-gamma (7)
= Récepteur métabotropique à activité enzymatique
Transduction du signal:
- Liaison d’un ligand (ex: facteur de croissance)
- Dimérisation des 2 récepteurs à ce ligand
-
Autophophorylation croisée
-> Ajout d’un groupement phosphate sur résidu de tyrosine
-> Plusieurs groupes tyrosine peuvent être phsophorylés (chacun peut avoir des partenaires moléculaire différents en fonction de la structure 3D)
Voie de signalisation intracellulaire:
GRÂCE À L’AJOUT DU GROUPEMENT PHOSPHATE: interaction “clé-serrure” avec une molécule (différente natures) possible
- Domaine SH2 de la PLC-Gamma reconnaît le groupement tyrosine phosphrylé du récepteur
- Récepteur phosphoryle la PLC-Gamma pour la rendre active
- PLC-Gamma active hydrolyse le PIP2 en DAG et IP3
=> Cette voie peut se surajouter sur la voie de la phospholipase C bêta (récepteur 7 domaine prot G)
= Réponse plus forte sous le contrôle de 2 voies moléculaires récepteur/ligand différents
Mode d’action/déclanchement de la voie des MAP Kinase (signalisation par petite GTPase) (4 étapes)
- Récepteur métabotropique activé par phosphorylation croisée
- Protéine espaceur (intermédiaire) Grb-2 reconnaît le récepteur activé
- Grb-2 reconnue par prot Ras GEF aide à l’échange de GDP en GTP (+ Pi) pour ACTIVER la PETITE protéine G (monomérique) de type RAS
- Petite prot G activée contenant son GTP peut lier des prot Kinase pour activer la Voie des MAP Kinase
=> Déclenchement d’une cascade de phosphorylation de proche en proche
=> Réponse cellulaire complexe et spécifique de la cellule
=> Petite prot G de type RAS possède aussi une activité d’hydrolyse du GTP mais CE N’EST PAS LA MÊME PROT QUE LES PROT G DES RÉCEPTEURS À 7 DOMAINES
Qu’est-ce que la principe de convergence des voies de signalisation (complexité des voies de signalisations intercellulaires)
Certaine réponses cellulaires nécessitent l’intersection de 2 voies de signalisation différentes coactives au même moment
=> Plusieurs voies, plusieurs récepteurs, divers seconds messagers (ou pas) induisent des cascades de signalisation qui peuvent être indépendantes ou convergentes pour induire une réponse cellulaire
2 possibilités:
-> 1 seul prot nécessite une double phosphorylation (activation) provenant de 2 voies/ 2 récepteurs différents
-> 2 prot phosphorylées issues de 2 voies différentes s’assemblent pour forment un complexe
