Interpretação de Mecanismos de Transdução

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<p>30/04/22</p><p>1</p><p>BMF0120:</p><p>INTERAÇÃO FÁRMACO-RECEPTOR</p><p>E MECANISMOS DE TRANSDUÇÃO</p><p>Leticia Veras Costa Lotufo</p><p>Departamento de Farmacologia</p><p>Email: costalotufo@gmail.com</p><p>DEPARTAMENTO DE</p><p>ARMACOLOGIA</p><p>1</p><p>MECANISMOS DE TRANSDUÇÃO</p><p>FÁRMACO RECEPTOR</p><p>MECANISMO</p><p>DE</p><p>TRANSDUÇÃO</p><p>EFEITO</p><p>BIOLÓGICO</p><p>AFINIDADE è EFICÁCIA</p><p>ASPECTOS MOLECULARES DA AÇÃO DO FÁRMACOS</p><p>Fármaco deve ligar-se a receptores ou alvos</p><p>farmacológicos, causar sua ativação para</p><p>enfim causar sua resposta biológica!!!</p><p>2</p><p>30/04/22</p><p>2</p><p>ALVOS FARMACOLÓGICOS OU</p><p>RECEPTORES</p><p>• ALVOS PROTÉICOS</p><p>– Enzimas</p><p>– Transportadores</p><p>– Canais iônicos</p><p>– Receptores</p><p>“macromolécula (ou complexa macromolecular) com o</p><p>qual a molécula interage para produzir uma resposta</p><p>celular (i.e. uma alteração da função celular)”</p><p>Goodman & Gilman (12a. Edição - 2012)</p><p>OUTROS ALVOS:</p><p>Proteínas estruturais</p><p>Tubulina</p><p>DNA</p><p>Parede Celular</p><p>3</p><p>RECEPTORES</p><p>RANG et al., 2012. Farmacologia, 7a edição</p><p>4</p><p>30/04/22</p><p>3</p><p>TIPO 3 – RECEPTORES LIGADOS E</p><p>RELACIONADOS A QUINASES:</p><p>• Hélice transmembrana única</p><p>– Domínio extracelular – reconhecimento do ligante</p><p>– Domínio intracelular – tamanho e função variados –</p><p>relacionado a atividade quinase</p><p>• Efetor – quinases</p><p>– Tirosina quinases (RTKs): fatores de crescimento</p><p>epidérmico e neuronal, insulina, hormônio de</p><p>crescimento</p><p>– Serina/treonina quinases: TGF</p><p>– Receptores de Citocinas: não tem atividade intrínseca</p><p>– ativação recruta quinase (Jak)</p><p>5</p><p>Ȓ</p><p>ȼɋɵ�ąøąűƄŒŵɵøŒňɵÚƄĪƠĪþÚþąɵąŊưĪňÛƄĪøÚɵŒƊɵÚŻŻŒøĪÚþŒŻɵÚɵąŊưĪňÚ</p><p>.IEIdj]g�0Qg]hQ[<�</p><p>-kQ[<hI</p><p>.IEIdj]g�/IgQ[<�0gI][Q[<��</p><p>-kQ[<hI</p><p>.IEIdj]g�0Qg]hQ[<�</p><p>�]hN<j<hI</p><p>.IEIdj]g�<hh]EQ<G]�<�</p><p>jQg]hQ[<�fkQ[<hI</p><p>.IEIdj]g�Ok<[QYQY�</p><p>EQEY<hI</p><p>}łăğ×ăĿ¾ăņɰŎăĿĦņɋɰ</p><p>�ɉ �ɉ �ɉ ɉ $ɉ</p><p>TIPO 3 – RECEPTORES LIGADOS E</p><p>RELACIONADOS A QUINASES:</p><p>6</p><p>30/04/22</p><p>4</p><p>TIPO 3 – RECEPTORES LIGADOS E</p><p>RELACIONADOS A QUINASES:</p><p>�ąøąűƄŒŵɵøŒňɵÚƄĪƠĪþÚþąɵąŊưĪňÛƄĪøÚɵ</p><p>Ã</p><p>�ąøąűƄŒŵɵÚŻŻŒøĪÚþŒɵÚɵąŊưĪňÚƠąŵŻƊŻ</p><p>ÚƄĪƠĪþÚþąɵĪŊƄŵĬŊŻąøÚ ŻąňɵÚƄĪƠĪþÚþąɵĪŊƄŵĬŊŻąøÚ</p><p>7</p><p>Receptor inativo</p><p>Tirosina</p><p>Quinase</p><p>inativa</p><p>Quinase ativa com</p><p>domínios de ligação SH2</p><p>Adaptador SH2,</p><p>proteína Grb2</p><p>Fatores de</p><p>Transcrição</p><p>Proteína</p><p>Estrutural</p><p>Regulação</p><p>dos Genes</p><p>Quinase de</p><p>Janus (JAK)</p><p>Citocinas</p><p>Brunton et al. 2011. As bases farmacológicas da terapêutica de Goodman & Gilman. 12a. Ed.</p><p>8</p><p>30/04/22</p><p>5</p><p>TIPO 3 – RECEPTORES LIGADOS E</p><p>RELACIONADOS A QUINASES:</p><p>• Crescimento e diferenciação celular</p><p>• Transdução geralmente envolve dimerização e</p><p>autofosforilação do receptor</p><p>• Regulação indireta da transcrição gênica</p><p>• Vias importantes:</p><p>– Ras/Raf/proteína – mitógenos</p><p>– Jak/Stat – citocinas – síntese e liberação de</p><p>mediadores inflamatórios</p><p>9</p><p>EXEMPLOS DE FÁRMACOS QUE</p><p>MODULAM RECEPTORES DO TIPO 3</p><p>DÛŵňÚøŒŻɵŴƊąɵÚĞąňɵąňɵŵąøąűƄŒŵąŻɵªĪŵŒŻĪŊÚɵ�ƊĪŊÚŻąɵɛªcɜ</p><p>Ɣ �ăłĦņăğ¾ɰŁœăğ¾ņá</p><p>ż EğņœĘăğ¾</p><p>ż EоŎăğăÖá</p><p>ż Aáł×áĿŎăğ¾</p><p>Ç</p><p>Ɣ �áłĦğăğ¾ɞ�łáĦğăğ¾ɰŁœăğ¾ņá</p><p>ż �Ħöáł¾ğăÖáɰɘ�Tɰáɰ��Tə</p><p>ż $ŧáłĦĘăĞœņɰɘĞ�d�ə</p><p>10</p><p>30/04/22</p><p>6</p><p>RECEPTOR GUANILIL CICLASE</p><p>• Neseritide</p><p>– Atua na Guanilil</p><p>ciclase de</p><p>membrana</p><p>• Nitrovasodilatores</p><p>– Atuam na Guanilil</p><p>ciclase solúvel</p><p>11</p><p>Exemplos</p><p>ÂÇ</p><p>�k<[QYQY�EQEY<hI</p><p>�GI�ZIZDg<[<</p><p>�k<[QYQY�EQEY<hI�h]YmpIY</p><p>.ƦąňűŁŒɵþąɵ.ɍɵÆĪÚɵþąɵŻĪŊÚŁĪưÚûóŒɵFn�ø</p><p>12</p><p>30/04/22</p><p>7</p><p>QUINASES E A TRANSDUÇÃO DE SINAIS</p><p>RANG et al., 2012. Farmacologia, 7a edição</p><p>Receptores</p><p>ligados à GC</p><p>Receptores</p><p>ligados a</p><p>quinases</p><p>Auto-</p><p>fosforilação</p><p>CAM</p><p>quinases</p><p>CASCATAS DE QUINASES</p><p>PROTEÍNAS-ALVO</p><p>RESPOSTA</p><p>Enzimas Receptores Canais</p><p>Iônicos</p><p>Transportado</p><p>res</p><p>Fatores de</p><p>crescimento</p><p>Proteínas</p><p>contráteis</p><p>Mecanismos</p><p>secretórios</p><p>Resposta</p><p>fisiológicas</p><p>Respostas</p><p>Imunológicas</p><p>Apoptose Transformação</p><p>maligna</p><p>Crescimento Diferenciação</p><p>13</p><p>TIPO 4 : RECEPTORES NUCLEARES</p><p>• Receptores solúveis ou intracelulares</p><p>– Nucleares</p><p>– Citoplasmáticos</p><p>• Estrutura: proteínas monoméricas – 4 domínios</p><p>– N-terminal (sítio Af-1) – reconhecimento do ligante</p><p>– Domínio central – reconhecimento e ligação no DNA</p><p>– Região da dobradiça – dimerização</p><p>– Região C-terminal (sítio Af-2) - reconhecimento do</p><p>ligante (Ligação a HSP90 – inativação durante</p><p>repouso)</p><p>14</p><p>30/04/22</p><p>8</p><p>TIPO 4: RECEPTORES NUCLEARES</p><p>533</p><p>Some Dissolved Gases Cross the Plasma Membrane and</p><p>Activate Intracellular Enzymes Directly</p><p>Steroid hormones and thyroid hormones are not the only extracellular</p><p>signal molecules that can pass through the plasma membrane. Some dis-</p><p>solved gases can diffuse across the membrane to the cell interior and</p><p>directly regulate the activity of specific intracellular proteins. This direct</p><p>approach allows such signals to alter a target cell within a few seconds</p><p>or minutes. The gas nitric oxide (NO) acts in this way. NO is synthesized</p><p>from the amino acid arginine and diffuses readily from its site of synthe-</p><p>sis into neighboring cells. The gas acts only locally because it is quickly</p><p>converted to nitrates and nitrites (with a half-life of about 5–10 seconds)</p><p>by reacting with oxygen and water outside cells.</p><p>Endothelial cells—the flattened cells that line every blood vessel—release</p><p>NO in response to neurotransmitters secreted by nearby nerve endings.</p><p>This NO signal causes smooth muscle cells in the adjacent vessel wall to</p><p>relax, allowing the vessel to dilate, so that blood flows through it more</p><p>freely (Figure 16–11). The effect of NO on blood vessels accounts for</p><p>the action of nitroglycerine, which has been used for almost 100 years</p><p>to treat patients with angina—pain caused by inadequate blood flow to</p><p>the heart muscle. In the body, nitroglycerine is converted to NO, which</p><p>rapidly relaxes blood vessels, thereby reducing the workload on the heart</p><p>and decreasing the muscle’s need for oxygen-rich blood. Many nerve</p><p>cells also use NO to signal neighboring cells: NO released by nerve ter-</p><p>minals in the penis, for instance, acts as a local mediator to trigger the</p><p>blood-vessel dilation responsible for penile erection.</p><p>Inside many target cells, NO binds to and activates the enzyme guanylyl</p><p>cyclase, stimulating the formation of cyclic GMP from the nucleotide GTP</p><p>(see Figure 16–11B). Cyclic GMP is itself a small intracellular signaling</p><p>molecule that forms the next link in the NO signaling chain that leads to</p><p>the cell’s ultimate response. The impotence drug Viagra enhances penile</p><p>erection by blocking the enzyme that degrades cyclic GMP, prolonging</p><p>the NO signal. Cyclic GMP is very similar in its structure and mechanism</p><p>Figure 16–10 The steroid hormone</p><p>cortisol acts by activating a transcription</p><p>regulator. Cortisol is one of the hormones</p><p>produced by the adrenal glands in response</p><p>to stress. It crosses the plasma membrane</p><p>and binds to its receptor protein, which</p><p>is located in the cytosol. The receptor–</p><p>hormone complex is then transported into</p><p>the nucleus via the nuclear pores. Cortisol</p><p>binding activates the receptor protein,</p><p>which is then able to bind to specific</p><p>regulatory sequences in DNA and activate</p><p>(or repress, not shown) the transcription</p><p>of specific target genes. Whereas the</p><p>receptors for cortisol and some other</p><p>steroid hormones are located in the cytosol,</p><p>those for other steroid hormones and for</p><p>thyroid hormones are already bound to</p><p>DNA in the nucleus even in the absence of</p><p>hormone.</p><p>General Principles of Cell Signaling</p><p>QUESTION 16–2</p><p>Consider the structure of</p><p>cholesterol, a small hydrophobic</p><p>molecule with a sterol backbone</p><p>similar to that of three of the</p><p>hormones shown in Figure 16–9,</p><p>but possessing fewer polar groups</p><p>such as –OH, =O, and –COO–. If</p><p>cholesterol were not normally found</p><p>in cell membranes, could it be</p><p>used effectively as a hormone if an</p><p>appropriate intracellular receptor</p><p>evolved?</p><p>CH3</p><p>CH2</p><p>CH2</p><p>CH2</p><p>CH3CH</p><p>CH3H3C</p><p>H3C</p><p>CH</p><p>HO</p><p>cholesterol</p><p>ECB4 eQ16.02/Q16.02</p><p>conformational</p><p>change activates</p><p>receptor protein</p><p>cortisol</p><p>plasma membrane</p><p>nuclear</p><p>receptor</p><p>protein</p><p>CYTOSOL</p><p>NUCLEUS</p><p>activated receptor–cortisol</p><p>complex moves into nucleus</p><p>activated</p><p>target gene</p><p>DNA</p><p>TRANSCRIPTION OF</p><p>TARGET GENE</p><p>activated receptor–cortisol</p><p>complex binds to regulatory</p><p>region of target gene</p><p>and activates transcription</p><p>ECB4 e16.10/16.10</p><p>15</p><p>RECEPTORES NUCLEARES</p><p>Kronenberger et al., DOI: 10.5772/59666</p><p>16</p><p>30/04/22</p><p>9</p><p>TIPO 4 : RECEPTORES NUCLEARES</p><p>N-terminal</p><p>Região co-</p><p>ativadora de AF-1</p><p>Domínio central de</p><p>ligação ao DNA com</p><p>dedos de Zn</p><p>Dobradiça Domínio de</p><p>ligação ao ligante</p><p>Ligação de HSP</p><p>Extensão C-</p><p>terminal</p><p>Tipos de receptores nucleares</p><p>Classe I</p><p>• Presentes no citoplasma</p><p>• Operam como</p><p>homodímeros</p><p>• Ligantes endócrinos</p><p>• Alta afinidade</p><p>Ex: GR, MR, ER, PR</p><p>Classe Híbrida</p><p>• Principalmente endócrinos</p><p>• Operam como</p><p>heterodímeros de RXR</p><p>Ex: TR, VDR</p><p>Classe II</p><p>• Presentes no núcleo</p><p>• Operam como heterodímeros</p><p>(exceto RXR)</p><p>• Baixa afinidade</p><p>Ex: PPAR, LXR, FXR, RXR</p><p>RANG et al., 2012. Farmacologia, 7a edição</p><p>ou</p><p>17</p><p>TIPO 4 : RECEPTORES NUCLEARES</p><p>• Atuam por modulação direta da transcrição</p><p>gênica</p><p>• Responsável por 10% das prescrições médicas</p><p>Mudança</p><p>conformacional</p><p>Transcrição</p><p>Gênica</p><p>Inativo Ativo</p><p>Agonista</p><p>Brunton et al. 2011. As bases farmacológicas da terapêutica de Goodman & Gilman. 12a. Ed.</p><p>18</p><p>30/04/22</p><p>10</p><p>TIPO 4 : RECEPTORES NUCLEARES</p><p>Hormônio</p><p>esteróide</p><p>Citoplasma</p><p>Receptor/</p><p>Chaperonas</p><p>Núcleo</p><p>Hormônio</p><p>esteróide</p><p>Hormônio-</p><p>Receptor</p><p>Chaperonas</p><p>Cromatina</p><p>Transcrição</p><p>Domínio de</p><p>ligação no</p><p>DNA</p><p>Fosforilação</p><p>Ribossomo</p><p>Tradução</p><p>Nova</p><p>proteína</p><p>19</p><p>EXEMPLO: GLICOCORTICÓIDES</p><p>20</p><p>30/04/22</p><p>11</p><p>Exemplo: glicocorticóides</p><p>(anti-inflamatórios)</p><p>21</p><p>Ativa maquinaria de</p><p>transcrição</p><p>Inibe transcrição</p><p>constitutivamente</p><p>ativada</p><p>Inibe transcrição</p><p>constitutivamente</p><p>ativada por Fos/Jun</p><p>Inibe transcrição</p><p>constitutivamente</p><p>ativada pelo NF-ΚB</p><p>22</p><p>30/04/22</p><p>12</p><p>MAIS ALGUNS CONCEITOS IMPORTANTES!</p><p>23</p><p>�g<F@]�G<�d]dkY<F@]�fkI�gIhd][GI�<�kZ�</p><p>N>gZ<E]�I�</p><p>kgp<�G]hI�gIhd]hj<�fk<[j<Y</p><p>��</p><p>24</p><p>30/04/22</p><p>13</p><p>�<j]gIh�fkI�Z]GQNQE<Z�INIQj]�G]h�N>gZ<E]h</p><p>���[jgS[hIE]h�E][hjQjkEQ][<Qh</p><p>��</p><p>9DULDELOLGDGH�LQGLYLGXDO�</p><p>*HQpWLFRV</p><p>,GDGH</p><p>3HVR</p><p>6H[R</p><p>(VWDGRV�</p><p>�3DWROyJLFRV</p><p>�)LVLROyJLFRV</p><p>�3VLFROyJLFRV</p><p>�)iUPDFR��(VWUXWXUD</p><p>�)RUPD�H�9LD�GH�DGPLQLVWUDomR</p><p>�'RVH</p><p>�7HPSR�8VR</p><p>�,QWHUDo}HV�</p><p>���[jgS[hIE]h�E][GQEQ][<Qh</p><p>���rjgS[hIE]h�</p><p>25</p><p>�<[IY<�jIg<dLkjQE<</p><p>��</p><p>26</p><p>30/04/22</p><p>14</p><p>DESSENSIBILIZAÇÃO E TAQUIFILAXIA</p><p>Diminuição gradual do efeito do fármaco quando</p><p>dada contínua ou repetidamente.</p><p>• Alteração nos receptores</p><p>– Alteração conformacional (canais iônicos)</p><p>– Fosforilação - GPCRs</p><p>• Translocação de receptores (Down-regulation)</p><p>– Isoprenalina</p><p>• Esgotamento dos mediadores</p><p>– Anfetamina</p><p>• Metabolismo</p><p>– Barbitúricos e etanol</p><p>• Adaptação fisiológica - Homeostática</p><p>27</p><p>RESUMINDO...</p><p>FÁRMACO RECEPTOR</p><p>MECANISMO</p><p>DE</p><p>TRANSDUÇÃO</p><p>EFEITO</p><p>BIOLÓGICO</p><p>CONCEITOS:</p><p>1. Afinidade (Ensaios de ligação)</p><p>2. Eficácia (Agonismo e Antagonismo)</p><p>1. Tipos de agonismo</p><p>2. Tipos de antagonismo</p><p>3. Potência</p><p>CONCEITOS:</p><p>1. Receptores/Canais iônicos/Enzimas/Moléculas</p><p>transportadoras</p><p>2. Tipos de receptores</p><p>1. Tipo 1 – canais/ tipo 2 – acoplados a</p><p>proteína G/tipo 3 – quinases/ tipo 4 -</p><p>nucleraes</p><p>Interação Droga-Receptor:</p><p>1. Para agir, fármaco deve interagir quimicamente com moléculas dos tecidos</p><p>2. Teoria de ocupação dos receptores - “O efeito de um fármaco é proporcional ao número</p><p>de receptores ocupados” (Alfred Clark)</p><p>3. Ocupação do receptor não pressupõe atividade: Mecanismos de transdução devem ser</p><p>ativados (Afinidade vs. Eficácia)</p><p>28</p><p>30/04/22</p><p>15</p><p>Perspectivas ou Evoluindo…</p><p>Gene Receptor Receptor</p><p>funcional Proteína G Resposta?</p><p>1. Splicing alternativo: Gene è Mais de um receptor</p><p>2. Agonista – receptor è múltiplas possibilidades (RAMPS)</p><p>3. GPCR podem associar-se a outras proteínas como as</p><p>RAMPS</p><p>4. Dimerização de receptores</p><p>5. Agonismo funcional (Proteus)</p><p>29</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>• Bibliografia básica:</p><p>– Rang HP et al. Rang & Dale Farmacologia. 7a.</p><p>Edição. Elsevier, 2012.</p><p>– Brunton LL et al. (Ed). As Bases Farmacológicas da</p><p>Terapêutica de Goodman & Gilman. 12a. Edição.</p><p>AMGH Editora, 2012.</p><p>– Katzung BG et al. Farmacologia Básica e Clínica.</p><p>11a. edição. MgGraw Hill – Artmed, 2013.</p><p>– Alberts, B. et al. Essential Cell Biology. 4th edition.</p><p>Garland Science, 2013.</p><p>30</p>