Farmacologia - Receptores

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Receptores e alvos 
farmacológicos
Prof. Dr. Doughlas Regalin
Email: doughregalin@Hotmail.com
Alvos farmacológicos
 Podem Ser:
 Receptores 
 Canais iônicos
 Enzimas
 Moléculas carreadoras
Introdução
 Receptores são elementos sensores no 
sistema de comunicação química
 Coordenam função de todas as células
 Fármacos agem como agonistas e 
antagonistas
Tipos de Receptores
 Diferentes tipos de repostas após 
ativação
 Alguns são muito rápidos (transmissão 
sináptica)
 Intermediários (catecolaminas)
 Outros lentos (hormônios )
Tipos de Receptores
Heterogeneidade dos receptores
 Mesma família x variedades moleculares
 Diferença na sequencia de aa e 
consequentemente da propriedade 
farmacológica
 Diferentes subtipos 
◦ Ex: Receptores nicotínicos da Ach
◦ Músculo e cérebro
 Respondem todos a Ach
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
 Traços comuns com outros canais 
iônicos
◦ Sem ativação por ligantes
 Ex: Receptor da Acetilcolina primeiro a 
ser clonado
 Composto de 4 tipos diferentes de 
subunidades 2 α,β,γ e δ
◦ Peso molecular de 48 – 50 kDs
◦ Inseridas na membrana ( cada sub 4x)
◦ ( perfil hidrofobicidade)
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
 Dois sítios de ação para a Ach
 Extracelulares ( entre α e sub vizinha)
 Ambas devem ligar-se 
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
 Uma das Hélices transmembrana de 
cada subunidade (M2) formam o 
revestimento do canal, ( deformadas 
para dentro formando uma constrição)
 Com a ligação da Ach subunidades α
rotacionam, ( segmentos abaulados M2 se 
afastem – abertura do canal)
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
 Mutação na subunidade (altera 
especificidade)
 Um resíduo específico em uma hélice 
modifica a seletividade do canal
 Exemplos GABA, Serotonina, Ach
 Mesmo padrão e considerável 
homologia na sequência de aa
◦ Número de subunidades varia pouco( 4-5)
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
 Mecanismo de ação
 Controlam respostas rápidas (SNC)
 Agem na membrana pós sináptica 
aumentando transitoriamente a sua 
permeabilidade
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
 Mecanismo de ação
 Pico em milissegundos
 Cai em milissegundos
 Velocidade significa que o acoplamento 
é direto
 Não há etapas bioquímicas
Receptores Tipo 1- Canais 
iônicos controlados por ligantes
Canais iônicos voltagem 
dependentes
Canais iônicos voltagem 
dependentes
 Existem canais iônicos que não são 
alvos imediatos de 
neurotransmissores rápidos
 Importantes efeitos celulares
Canais iônicos voltagem 
dependentes
 Taxa de transferência e a direção do 
movimento são baseadas pelo 
gradiente eletroquímico 
 Canais iônicos são caracterizados por:
◦ Seletividade
◦ Propriedades de controle
◦ Arquitetura molecular
Canais iônicos voltagem 
dependentes
 Seletividade
 Geralmente seletivos para cátions e 
ânions
◦ Seletivos para Ca++, Na+ e K+
◦ ou não seletivos e permeáveis aos 3
 Canais de ânions são seletivos Cl-
geralmente
Canais iônicos voltagem 
dependentes
 Mecanismo de ação
 Canais controlados por voltagem
 Se abrem quando a mb celular é 
despolarizada
 Canais + importantes ( Ca++, Na+ e K+)
Farmacologia dos canais iônicos
 A regulação e permeação de canais
Tipo 2 Receptores acoplados a 
Proteína G
Definição
 Os GPCRs (G – Protein-coupled
receptors) ou ainda METABOTRÓPICOS
◦ 7TM
 Intermediam a transmissão do sinal entre 
os receptores acoplados e efetores 
múltiplos, tais como enzimas e canais 
iônicos
Introdução
Receptor
Proteína 
G
Proteínas Efetoras ( 
canais iônicos, enzimas , 
etc. )
Introdução
 Maior Família 
 Ex: β-adrenérgico, Dopamina, 
Serotonina, opioides, Ach Muscarínico, 
peptídeos
 Vários subtipos
 Grande variedade de 
Neurotransmissores podem ligar com 
canais iônicos e GPCRs
◦ Mesma molécula – diferentes efeitos
Estrutura Molecular
 β-adrenérgico – primeiro GPCR a ser 
identificado (1986)
 Uma única cadeia polipeptídica com 
até 1000 resíduos de aa
Estrutura Molecular
 Estruturalmente todos os GPCRs 
apresentam:
◦ um domínio extracelular amino-terminal
◦ sete domínios transmembrana
◦ três alças extracelulares e três alças 
intracelulares
◦ e um domínio intracelular carboxi-
terminal.
Estrutura Molecular
 Aproximadamente 2000 GPCRs já 
foram clonados
 Divididos em 3 famílias
 A, B e C
 Mais de 100 subfamílias
◦ Homologia de sequência de aa dentro da 
subfamílias
◦ nenhuma homologia de sequência de aa 
entre as subfamílias
Proteínas G e sua função
 Transmissão das mensagens dos 
receptores aos sistemas efetores
◦ Reconhecer os receptores acoplados 
quando ativados e transmitem o sinal
 Denominadas de Proteína G devido a 
interação com nucleotídeos guanina, 
GTP e GDP
Proteínas G e sua função
 Consistem em 3 subunidades 
 α,β e γ – ancorados através de resíduos 
lipídeos
 Nucleotídeos ligam-se a subunidade α
◦ Atividade enzimática
◦ Catalisando a conversão de GTP para GDP
 Subunidades β e γ permanecem unidas, 
formando um complexo
Proteínas G e sua função
Proteínas G e sua função
 Proteínas G podem se difundir no 
plano da membrana
 Logo uma única proteína G pode 
interagir com vários receptores e 
efetores diferentes
Proteínas G e sua função
 Em repouso a proteína G aparece 
com um trímero αβγ não ligado (com 
GDP) ocupando um sítio na subunidade α
Proteínas G e sua função
 Quando ativada por uma molécula 
agonista ocorre uma mudança 
conformacional envolvendo o domínio 
citoplasmático do receptor
Proteínas G e sua função
 Alta afinidade pelo αβγ
◦ Associação de αβγ com o receptor força a 
dissociação de GDP e substituição por GTP
 Auxílio da proteína GEF (Guanosine nucleotide
exchange factor)
Proteínas G e sua função
 Dissociação do trímero da proteína G 
liberando a subunidade α-GTP e βγ
◦ Subunidades ativas, podendo se ativar a várias 
enzimas e canais iônicos causando a ativação do 
alvo
Proteínas G e sua função
 Subunidade α x Subunidade βγ
 Ambas detém efeito sinalizador
 Necessário > [ ] de subunidades βγ para 
promoverem seu efeito ( > ocupação dos 
receptores ) 
 Subunidades α necessitam menor [ ] 
Proteínas G e sua função
 A sinalização é concluída quando da 
hidrólise do GTP para GDP da 
subunidade α (junto a enzima GAP)
◦ GTPase Activating Protein (proteina ativadora 
da GTPase
 α-GDP resultante se dissocia do efetor e 
se religa com βγ, completando o ciclo
Proteínas G e sua função
Proteínas G e sua função
 Subunidade α – Detém ação GTPase
 Porque após ligação da subunidade α com 
o GTP não ocorre o desligamento??
Ação GTPase da subunidade α é fraca
Existência de uma outra enzima GDI (Guanine
nucleotide dissociation inhibitor) – mantém o GTP 
ligado
Proteínas G e sua função
 4 classes principais de proteína G
 Gs, Gi, - Agem através da adenilil ciclase
 Go – Agem por canais iônicos
 Gq – Agem em pela degradação do 
fosfatidilinositol difosfatoProteínas G e sua função
Alvos das proteínas G
 Os principais alvos das proteínas G 
através dos quais os GPCRs 
controlam diferentes aspectos são
◦ Adenilil-ciclase – enzima produtora de 
AMPc
◦ Fosfolipase C – (enzima formadora de IP3 e 
DAG)
◦ Canais iônicos : cálcio e potássio
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
 Sistema que utiliza o AMPc como 
segundo mensageiro ( 3´5´ adenosina-
monofosfato cíclico)
 AMPc é um nucleotídeo sintetizado no interior 
da célula a partir do ATP pela ação de uma 
enzima ligada a membrana ( Adenilil-ciclase)
GDP
AGONISTA
GTP
GDP
AGONISTA
GTP
ADENILATO
CICLASE
GTP

GS
(+)
PKA
FOSFORILAÇÃO
PROTEÍNA
AMPc
R
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
ATP
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
 Vários fármacos, hormônios e 
neurotransmissores atuam por AMPc
 AMPc regula muitos aspectos da 
função celular 
◦ metabolismo energético, 
◦ divisão e diferenciação celular
◦ transporte de íons 
◦ proteínas contráteis
Proteínas 
quinases
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
• Gi inibem a adenilil ciclase e 
assim reduzem a concentração 
de AMPc
• Ex. α2 adrenoceptores, mAch, 
(M2) e opioides
• Gs estimula a adenilil ciclase, 
aumentando níveis de AMPc
• Ex. Serotonina, catecolaminas
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
Sistema adenilil-ciclase/AMPc
 AMPc é então hidrolisado à 5´AMP por 
enzimas fosfodiesterases (PDEs)
 Ex: PDE III, V, etc...
 Inibidores seletivos de PDEs apresentam 
efeito terapêutico 
◦ Medicamentos em doenças cardiovasculares 
e respiratórias
Sistema fosfolipase C / Inositol
 Fosfatidil inositol (4,5 ) difosfato (PIP2) 
PIP2 é substrato de algumas enzimas 
ligadas a membrana (PLCβ, PLA2 e PLD)
 PLC β – Cliva o PIP2 em DAG e IP3
◦ PLA2 – cliva o em ácido araquidônico
 A ativação da PLC é mediada por ativação 
da proteína G
Sistema fosfolipase C / Inositol
Fosfatidil
inositol (4,5 ) 
difosfato
Sistema fosfolipase C / Inositol
 Inositol (1,4,5) trifosfato (IP3) é um 
mediador hidrossolúvel que é liberado 
no citosol 
 Age em receptores IP3 específicos
 Controlar a liberação de cálcio das 
reservas intracelulares
Sistema fosfolipase C / DAG
 Diacilglicerol é produzido a partir da 
hidrólise de PI ( fosfoinositídeos)
 Altamente lipofílico – não sai para o citosol
 Principal efeito – ativar uma proteína 
quinase C (PKC – fosfoquinase C)
 Catalisa fosforilações intracelulares
 Vários tipos de PKC - distribuições 
diferentes - fosforilam diferentes proteínas
◦ maioria ativada por DAG e canais de Ca++
Sistema fosfolipase C / Inositol
Sistema fosfolipase C / DAG
 Após ativação destas quinases (agem 
em muitas proteínas funcionais 
diferentes:
◦ canais iônicos, 
◦ receptores,
◦ enzimas, 
◦ proteínas do citoesqueleto
EFEITO
Canais iônicos como alvos das 
Proteínas G
 Receptores acoplados a proteína Go 
controle de canais iônicos 
◦ (Não AMPC ou IP3 ou DAG)
 Ex. Canais de cálcio e potássio no SNC 
(analgesia por opioides)
 Canais de potássio nas células 
cardíacas
 Envolvimento direto da βγ com a proteína 
Go sem segundos mensageiros
Canais iônicos como alvos das 
Proteínas G
Canais iônicos como alvos das 
Proteínas G
Despolariza
K+
Go
K+
Receptor Proteína G
Enzimas 
alvo
Adenilato
ciclase
Fosfolipase C Fosfolipase A2 
2ºs AMPc IP3 DAG AA
mensageiros
Proteínas PKA PKC
quinases
 [Ca2+] eicosanoides
Canais
iônicos
Efetores:enzimas, canais iônicos, proteínas contráteis, etc
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Diferentes dos tipo 1 e 2
◦ Estruturalmente e funcionalmente
 Grande gama de mediadores
◦ Fatores de crescimento, hormônios e 
citocinas, receptores toll e insulina
 Receptores constituídos por uma 
grande proteína (até 1000 resíduos aa)
 Efeitos exercidos a nível de transcrição 
gênica
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
“Receptores de 
superfície celular” 
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Importante entender:
 Quinases são enzimas que catalisam 
uma reação bem específica: a 
fosforilação de proteínas
 fosforilações - adição de grupamentos 
fosfatos 
 Nas proteínas, a fosforilação costuma 
acontecer nos aminoácidos Serina, 
Treonina e Tirosina
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Importante entender:
 A fosforilação desses aa muda 
radicalmente sua natureza química e 
isso provoca alterações 
conformacionais da enzima 
 Reduzem ou aumentam drasticamente 
a capacidade da enzima de exercer sua 
função original
 Fosforilação x desfosforilação
◦ (quinases) (Fosfatases)
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Uma região transmembrana helicoidal
 Domínios extracelular e intracelular
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Existência de muitas variantes
 Mais de 100 receptores deste tipo foram 
clonados 
 Papel importante:
◦ na fisiologia (crescimento, divisão e 
diferenciação celular)
◦ Mediação da inflamação
◦ Reparação 
◦ Apoptose e respostas imunológicas
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Principais tipos:
◦ Receptores tirosina quinase (RTKs)
◦ Serina/treonina quinases
◦ Receptores de citocinas
◦ Receptores associados a guanilil-ciclase
Receptores Tipo 3- Receptores 
ligados a quinases e correlatos
 Receptores tirosina quinase (RTKs)
 Receptores para muitos fatores de 
crescimento ( epidérmico e neuronal)
 Grupo de receptores toll-símiles
◦ Reconhecem lipopolissacarídeos
bacterianos (importantes na reação a 
infecção)
◦ Insulina
Mecanismo de ação
 Ligação do ligante leva a dimerização
Mecanismo de ação
 Associação de 2 domínios de quinase 
intracelular permite que ocorra uma 
autofosforilação mútua dos resíduos de 
tirosina
Mecanismo de ação
 Resíduos de tirosina fosforilados servem 
então como sítios de ancoragem de alta 
afinidade para proteínas intracelulares
Proteínas “adaptadoras” 
Sequencias altamente 
específicas
Mecanismo de ação
 Proteínas adaptadoras ligam-se a 
determinados receptores 
 Detém cadeias de aas altamente 
conservadas ( são específicas)
Mecanismo de ação
Ex: Via RAS/RAF - vias de 
fator de crescimento e mitógenos
RAS , proteína transmissora do 
sinal
Permuta GTP – GDP , ativa a 
Raf, primeira de 3 enzimas 
serina/treonina quinases , uma 
fosforila e ativa a próxima. 
A última (proteína ativadora de 
mitógenos) inicia a expressão 
gênica
Importantes em: tumores malignos, 
inflamação, degeneração
Futuros agentes terapêuticos
Mecanismo de ação
 Resultado final é ativar ou inibir, via 
fosforilação, diversos fatores de 
transcrição 
 Estes migram para o núcleo e que 
suprimem ou induzem a expressão de 
diversos genes efeito
Mecanismo de ação
 Efeito
 Divisão celular
 Proliferação de tecido
 Etc...
E se essa via não se deligar ??
Mecanismo de ação
Receptores tipo 4
Introdução
 O 4° tipo corresponde ao tipo de 
receptores nucleares
 Receptores que se encontram no citosol 
e após ativados migram para o núcleo
 Estrógenos; glicocorticoides 
 Vitamina D, A e hormônio Tireoidiano
Introdução
 Receptores presentes nascélulas e 
após translocados para o núcleo -
produzem efeito
 Receptores NÃO são inseridos na 
membrana e sim na fase solúvel da 
célula
Introdução
 “São fatores de transcrição ativados 
por ligantes”
 Família pequena (10% dos receptores 
são nucleares GPCR)
 Alvos importantes para fármacos e 
sinalização endócrina
R Núcleo
Síntese
Síntese de proteínas
R R
Receptores que regulam a transcrição de 
genes
mRNA
MEMBRANA NUCLEAR
NÚCLEO
Introdução
 Receptores se encontram:
◦ no citosol e ganham mobilidade para o núcleo 
(esteroides, glicocorticoides)
◦ Outros receptores residem dentro do 
compartimento nuclear
 Toda esta família de receptores é muito 
importante
◦ Sinalização de lipídeos ( e regulação do 
metabolismo
◦ Regulam enzimas do metabolismo de fármacos 
(10%)
Introdução
 Doenças associadas ao mau 
funcionamento dos receptores 
nucleares 
◦ Inflamação
◦ Diabetes
◦ Doenças cardiovasculares
◦ Obesidade
◦ Distúrbios na reprodução
Estrutura
 Compartilham características 
estruturais similares compreendidas 
em 4 módulos
◦ Domínio N-terminal – Maior 
heterogeneidade – Função de ligação a 
fatores de transcrição
Estrutura
◦ Domínio central, altamente conservada, 
consiste na estrutura responsável pela 
ligação com o DNA ( alças de íons de 
zinco – dedos)
◦ Função de ligação a elementos 
responsivos a hormônios nos genes
Estrutura
◦ Região de dobradiça altamente flexível, 
permitindo a dimerização e facilita a 
conformação para a ligação com o DNA
Estrutura
◦ Domínio C terminal – módulo de ligação 
ao ligante, específico para cada classe de 
receptor
Classificação dos receptores
 Duas principais classes 
 I e II
 Classe I – Receptores para hormônios 
esteroides, receptores para 
glicocorticoides e mineralocorticoides 
(GR e MR), além de estrógeno, 
progesterona e andrógeno
Classificação dos receptores
 Classe II
 Nesta classe os ligantes são lipídeos já 
presentes dentro da célula 
 importantes no reconhecimento de vias 
metabólicas
◦ (PPAR) – Receptor ativador da proliferação 
de peroxissomo (ácidos graxos)
◦ (LXR) – Receptor de oxiesterol hepático 
(colesterol)
◦ (SRX) – Receptor de xenobióticos
Mecanismo de ação
“ Traduzem os sinais através de 
modificações na transcrição gênica”
 Classe I 
 Receptores permanecem inativos 
ligados reversivelmente a proteínas 
dentro da célula
Mecanismo de ação
 Difusão ou transporte passivo dos 
ligantes para dentro da célula
Mecanismo de ação
 Ligação de alta afinidade 
 Formação de homodímeros –
translocados ao núcleo
 Exposição de porção de ligação ao DNA
 Podem ativar ou reprimir genes através 
de ligação com elementos responsivos a 
hormônios, positivos ou negativos
Mecanismo de ação
Conclusão
 Receptores importantes de vias de 
metabolização endógenas e classes 
de medicamentos (corticoides)
 Doenças metabólicas associadas a 
expressão destes receptores.
Conclusão
 Diferentes tipos de receptores irão 
apresentar diferentes tipos de efeitos 
biológicos
 Conhecer os tipos de receptores de 
ação dos medicamentos auxilia no 
entendimento do mecanismo de ação
Alguma dúvida??