TRABALHO FARMACO (1)

Prévia do material em texto

28
COMO AGEM OS FÁRMACOS: ASPECTOS MOLECULARES 
I – INTRODUÇÃO
		Neste trabalho temos o objetivo de tratar sobre os receptores, as famílias estruturais e funcionais de receptores e à interação entre as diversas vias de sinalização e na tradução em respostas celulares. Como os fármacos agem, e seus efeitos terapêuticos, esse campo da farmacologia molecular vem avançando rapidamente, com novas descobertas e permitindo essas novas possibilidades terapêuticas.
		Os fármacos interagem com componentes moleculares do organismo, produzindo os efeitos desejados (terapêuticos) através de interação seletiva com moléculas-alvos, produzindo alterações bioquímicas e fisiológicas dentro desse organismo. Pode ocorrer, que essa seletividade do fármaco a determinados receptores também estabelece os efeitos indesejáveis causado por eles. O alvo para a ação desses fármacos são os receptores, canais iônicos, enzimas e moléculas transportadoras com algumas exceções como colchicina que interage com a proteína estrutural tubulina, enquanto vários agentes imunossupressores, por exemplo, ciclosporina ligam a proteínas citosólicas, conhecidas como imunofilinas.
		Os receptores de fármacos são moléculas orgânicas que, tendo como receptores-alvos em sua maioria macromoléculas (especialmente proteínas), constituindo os elementos sensores no sistema de comunicações químicas que coordena a função de todas as diferentes células do corpo, sendo os mensageiros químicos representados por vários hormônios e transmissores e outros mediadores. As proteínas, no ponto de vista numérico formam a classe mais importante de fármacos, exemplos são os receptores de hormônios, fatores de crescimento e neurotransmissores, as enzimas das vias fundamentais metabólicas e reguladoras (ex. diidrofolato redutase, acetilcolinesterase), proteínas envolvidas nos processos de transporte (ex. Na+, K+ - ATPase), ou proteínas estruturais (ex.tubulina). Uma propriedade especifica de ligação são os ácidos nucleicos são importantes receptores, especialmente para os quimioterápicos antineoplásicos. 
		Um importante grupo de receptores são as que servem como receptores que se ligam com os reguladores endógenos (ex. hormônios, neurotransmissores). Os receptores fisiológicos são especializados em reconhecer e responder a moléculas isoladas de sinalização com grande seletividade, sendo muitos fármacos que agem nesses receptores fisiológicos tendo essa característica de seletividade. 
		Os fármacos que se ligam aos receptores fisiológicos e mimetizam os efeitos reguladores dos compostos endógenos de sinalização são chamados de agonistas, diferente desses fármacos estes se ligam aos receptores sem efeito regulador, no entanto sua ligação bloqueia a ligação dos agonistas endógenos, podendo ainda exercer efeitos úteis com essa ação, esses fármacos são chamados de antagonistas. Muitas substâncias terapeuticamente, atuam como agonista e antagonistas.
		Os canais iônicos controlam a transitividade de um receptor decidindo a permanência a determinados íons e que são induzidos para a abrir-se ou fechar-se por uma variedade de mecanismos. Podemos classificá-los por canais controlados por ligantes e os canais controlados por voltagem, o primeiro precisa da ligação de um agonista para ser ativado abrindo apenas quando uma ou mais molécula agonistas são ligadas, por isso são classificados como receptores, e os canais por voltagem ao contrário dos ligantes são regulados por alterações no potencial transmembrana. Os fármacos podem afetar a função dos canais iônicos através da ligação da própria proteína do canal, por meio ligação dos canais controlados por ligantes com o sitio receptor, ou seja, partes da molécula do canal ou podem afetar a função do canal através de uma interação indireta, que envolve uma proteína G e outros intermediários. Exemplificando por anestésicos locais, no canal de sódio controlado por voltagem, a molécula do fármaco obstrui o canal fisicamente, bloqueando a passagem de íons e exemplos de ligação direta são sulfonilureias utilizadas no tratamento do diabetes, que atuam em canais de potássio controlados por ATP das células  β pancreática e em decorrência dessa ação, aumentam a secreção de insulina.
		Muitos fármacos atuam sobre a enzima, constantemente essa molécula é um análogo do substrato que age como inibidor competitivo da enzima, seja de modo reversível (ex. o captopril, agindo sobre a enzima conversora de angiotensina e neostigmina, que atua sobre a acetilcolinesterase) ou irreversível e não competitiva ( ex. a aspirina, agindo na ciclo-oxigenase). Uma reação importante para permitir o dobramento correto das proteínas expressa é da imunofilina que se lida a ciclosporina, apresentando atividade enzimática de isomerase que catalisa a isomerização cis-trans dos resíduos de prolina em proteínas, por isso que a ciclosporina causa imunossupressão. Esses fármacos também podem agir como falsos substratos, em que a molécula da substância sobre uma transformação química formando um produto anormal, impondo a via metabólica normal (ex. fluoruracila). Outras características são que podem exigir uma degradação enzimática para convertê-los de uma forma inativa, a pró-droga, para a forma ativa e o quão tóxico será a substancia esta relacionado na maioria das vezes, com a conversão enzimática da molécula da substância num metabolismo reativo (ex. paracetamol, causa dano ao fígado em sua via.) , tratando de um efeito colateral.
		O transporte de íons e de pequenas moléculas orgânicas através das membranas celulares geralmente ocorre através dos canais ou de uma proteína transportadora, visto que as moléculas permanentes são, com frequência, muito polares para penetrarem por si próprias nas membranas lipídicas. Algumas dessas substâncias são reconhecidas por sua importância como responsáveis pelo transporte de íons e muitas moléculas orgânicas no tubo renal, pelo epitélio intestinal e pela hematoencefálica, o transporte de Na+ e Ca2+ para fora das células, e a captação dos precursores de neurotransmissores (como a colina) ou dos próprios neurotransmissores (como norepinefrina, 5-hidroxitriptamina, glutamato e peptídeos) pelos terminais nervosos, e o transporte de moléculas de fármacos e seus metabólicos através das membranas celulares e barreiras epiteliais. As proteínas transportadoras incorporam um sítio de reconhecimento que as torna específicas para determinada molécula, e esses sítios de reconhecimento também podem constituir alvos para drogas que bloqueiam o sistema de transporte. (ex. antidepressivos tricíclicos: bloqueiam a recaptação neuronal da noradrenalina e serotonina.), por isso estão sendo reconhecidas por uma fonte de variação individual nas características farmacocinéticas.
		A farmacologia entrou em uma nova fase em meados da década de 1970 quando os receptores, que até então eram apenas uma ideias teóricas, começaram a surgir como realidade bioquímica. Após o desenvolvimento de técnicas de marcação de receptores houve a possibilidade da extração e purificação dos receptores marcados radioativamente. A clonagem molecular identificou tanto receptores totalmente novos (e seus ligados reguladores) com numerosas isoformas de receptores já conhecidos. Membros de várias classes de receptores, transdutores e proteínas efetoras, foram purificados e seus mecanismos de ação conhecidos em considerável detalhe bioquímico. Esta nova fase da farmacologia, consequentemente impulsionou a química farmacêutica ao conhecimento mais detalhado das interações fármaco-biomacromolécula, que possuímos atualmente. 
		Esta abordagem de extração e purificação dos receptores foi utilizada pela primeira vez com êxito no receptor nicotínico de acetilcolina, lidando os tecidos musculares com detergentes iônicos foi possível tornar solúvel a proteína receptora ligada à membrana. Então, esta proteína pôde ser purificada pela técnica de cromatografia por afinidade, em que um ligante do receptor, ligado de forma covalente á matriz de uma coluna de cromatografia, foi utilizadopara adsorver o receptor e separá-lo de outras substâncias no extrato de tecido muscular, posteriormente o receptor pôde ser eluído da coluna por lavagem com uma solução contendo um antagonista (p.ex., galamina). Atualmente, abordagens semelhantes vêm sendo utilizadas para purificar diferentes tipos de receptores. 
		Essas proteínas sendo isoladas e purificadas houve a possibilidade de analisar a sequência de aminoácidos de um fragmento curto destas proteínas, concluindo que a sequência correspondente de bases de RNA mensageiro (mRNA), no prosseguimento foram sintetizadas sondas de oligonucleotídeos, utilizadas para extrair a sequencia de DNA total por métodos convencionais de clonagem de DNA complementar (cDNA), começando a partir de uma biblioteca de cDNA obtido de uma fonte tecidual rica no receptor de interesse. Assim atingindo os primeiros clones de receptores. 
		Através dessa investigação, muitas informações foram adquiridas ao introduzir o DNA clonado que codifica receptores individuais em linhagens celulares por transfecção, produzindo células capazes de expressar os receptores estranhos a elas, numa forma funcional. Desenvolvidas por engenharia genética, estas células permitem um controle mais rigoroso dos receptores expressos do que o possível com células naturais ou tecidos intactos, auxiliando nos estudos referentes a estes receptores.
TIPOS DE RECEPTORES
Receptores metabotrópicos 
		Esta família de receptores acoplados à proteína G engloba a maioria dos receptores do corpo humano, sendo que mais de 30% dos fármacos usados na clínica exercem seus efeitos por interagirem com os mesmos. Dentre os receptores que pertencem a esta família podemos citar como exemplos: os receptores  muscarínicos, receptores adrenérgicos, receptores serotoninérgicos (com exceção apenas do receptor 5-HT3, que é ionotrópico) receptores de dopamina, receptores opioidérgicos, receptores do hormônio anti-diurético (ADH) e muitos outros. Os receptores metabotrópicos são formados por 7 domínios transmembrana, que possuem forma α-helicoidal, com uma porção N-terminal extracelular e uma porção C-terminal intracelular. Os receptores metabotrópicos atuam em escala de segundos após serem ativados por um ligante endógeno ou um fármaco.
    Figura 1. Receptor Metabotrópico (heptahelicoidal)
		Dizer que estes receptores são acoplados à proteína G ou são metabotrópicos, na prática, significa que seu funcionamento é dependente da ativação da proteína G. A proteína G é formada por três subunidades (uma α, uma β e uma γ) que em estado de repouso permanecem como um trímero, com o GDP ocupando o sítio da subunidade α. Quando um receptor acoplado à proteína G é ativado por um agonista (ex., acetilcolina), ocorre uma mudança conformacional em seu domínio citoplasmático, levando-o a adquirir uma alta afinidade pela proteína G. 		A associação do receptor com a proteína G força a dissociação do GDP ligado e sua substituição pelo GTP, o que causa a dissociação do trímero da proteína G, liberando suas formas ativas α-GTP e βγ, as quais podem se associar à diversas enzimas e canais iônicos, desencadeando diferentes respostas celulares. Dependendo do subtipo de proteína G envolvido, pode-se ter uma resposta excitatória ou inibitória. Os principais subtipos de proteína G e suas funções são:
- Gαs: estimula a atividade enzimática da adenilil-ciclase, aumentando a formação de AMPc, com ativação da proteína quinase A (proteína quinase depende de AMPc) e aumento dos íons cálcio intracelular. Receptores acoplados incluem: β-adrenérgicos (β1, β2 e β3), da histamina (H2) e serotonina (5-HT4, 5-HT6 e 5-HT7). Exemplos de drogas que atuam em alguns destes receptores são: terbutalina, salbutamol, salmeterol (agonistas β2-seletivos), que atuam como broncodilatadores e por isso são utilizadas no tratamento da asma e do broncoespasmo; ranitidina (antagonista H2), utilizada no tratamento de úlcera, gastrite e esofagite; propranolol (antagonista β1), utilizado no tratamento da hipertensão arterial.
- Gαi: inibe a atividade enzimática da adenilil-ciclase, diminuindo a formação de AMPc, assim reduzindo a ativação da proteína quinase A e também os íons cálcio intracelular. Exemplos de receptores acoplados incluem: colinérgicos M2 e M4, α2-adrenérgico e, além disso, os receptores opióides (δ, κ, μ e NOP). Exemplos de drogas que agem sobres alguns destes receptores são: clonidina (agonista α2-adrenérgico),  utilizada no tratamento da hipertensão arterial; morfina (agonista dos receptores μ e κ), um potente analgésico.
- Gαo: seu mecanismo de ação está menos esclarecido. Acredita-se que seus efeitos estão relacionados principalmente às subunidades βγ. Receptores acoplados incluem: colinérgicos M2 e M4, α2-adrenérgico e opióides, por exemplo. Uma droga que age sobre esse mecanismo de ação é a morfina (agonista do receptores μ e κ), um potente analgésico, conforme dito no acima.
- Gαq: ativa a fosfolipase C, aumentando a produção dos segundos mensageiros inositol trifosfato e diacilglicerol. O diacilglicerol, juntamente com os íons cálcio, ativa a proteína quinase C (PKC, proteína quinase dependente de íons cálcio). Exemplos de receptores acoplados são: colinérgicos M1, M3 e M5, α1-adrenérgico e o receptor  5-HT2 (5-HT2A, 5-HT2B e 5-HT2C). Exemplos de drogas que agem em alguns destes receptores são: escopolamina (antagonista M3), utilizada no caso de cólicas menstruais e desconfortos abdominais; prazosina, terozosina (antagonistas α1-adrenérgico), utilizadas no tratamento da hipertensão arterial.
	Por fim, as subunidades βγ, as quais estão presentes em todos os receptores acoplados à proteína G (GPCRs), atuam ativando canais de potássio, inibindo canais de íons cálcio regulados por voltagem, promovendo a ativação de GPCR quinases e a ativação de proteínas quinase ativadas por mitógenos.
Figura 2. Controle dos sistemas efetores celulares pela proteína G e segundos mensageiros. Fonte: Rang & Dale, 2011.
Receptores ionotrópicos
		Os receptores ionotrópicos ou canais iônicos dependentes de ligante são formados por proteínas que se organizam na membrana formando um poro transmembrana central. Tais receptores controlam eventos de permeabilidade a certos íons na membrana celular. Quando ativados por um ligante difundem o sinal alterando o potencial de membrana ou a composição iônica do citoplasma. Os receptores deste tipo controlam os eventos sinápticos mais rápidos do sistema nervoso (escala de milissegundos) como, por exemplo, quando um neurotransmissor age na membrana pós-sináptica de um nervo e aumenta de modo transitório sua permeabilidade ao íon sódios.
		O receptor nicotínico da acetilcolina constitui um exemplo clássico deste tipo de receptor. O mesmo é formado por cinco subunidades (duas α, uma β, uma γ e uma δ) que formam um agregado circundando um poro transmembrana central, cujo revestimento é formado pelos segmentos helicoidais M 2 de cada subunidade. Estes segmentos contêm um predomínio de aminoácidos carregados negativamente, o que torna o poro seletivo para cátions. Existem dois sítios de ligação para acetilcolina na porção extracelular do receptor, na interface entre a subunidade α e as subunidades adjacentes. As cinco unidades M2 que formam o poro são deformadas para dentro formando uma constrição. Quando duas moléculas de acetilcolina se ligam, as subunidades α rotacionam, fazendo com que os segmentos M2 abaulados afastam-se uns dos outros, promovendo assim a abertura do canal e, consequentemente, o aumento da permeabilidade ao Na+, que despolariza a célula e aumenta a probabilidade de geração de um potencial de ação. Exemplos de fármacos utilizados clinicamente que atuam sobre os receptores nicotínicos são os bloqueadores neuromusculares não-despolarizantes como a tubocurarina, o pancurônio, o vecurônio e o atracúrio, os quais são utilizados como adjuvantes anestésicos.
Figura 3. Receptor nicotínico da acetilcolina. Fonte: Rang & Dale, 2011.
		O receptor GABAA e o receptor NMDA do glutamato também são receptores ionotrópicos.  O receptorGABAA é alvo da ação dos benzodiazepínicos (diazepan, alprazolam), os quais atuam alostericamente aumentando a atuação do GABA, e são amplamente utilizados no tratamento dos transtornos de ansiedade. A cetamina é um exemplo de droga que atua bloqueando   os receptores NMDA (antagonistas NMDA), e que é utilizada como anestésico geral.
Figura 4. Receptor GABAA (à esquerda). Quando o neurotransmissor GABA (principal neurotransmissor inibitório do sistema nervoso central) se liga ao receptor, o poro do canal iônico se abre aumentando a permeabilidade aos íons cloreto, hiperpolarizando a célula (Fonte: Katzung, 2011). Receptor NMDA (à direita)com seus sítios de ligação para o glutamato (principal neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central) e a glicina. Quando o glutamato se liga ao seu receptor o poro transmembrana central se abre permitindo o influxo de íons sódio e cálcio promovendo a despolarização. 
		Outros exemplos de receptores ionotrópicos são o  receptor 5-HT3 e o receptor da glicina. A ondansetrona é um fármaco que atua bloqueando os receptores 5-HT3, sendo utilizada como antiemético. Até o presente momento ainda não existem fármacos utilizados clinicamente que atuem sobre o receptor da glicina. A estricnina (mostrada na figura da direita) é um alcalóide cristalino utilizado para matar ratos. A mesma atua bloqueando o receptor da glicina, o que causa convulsões musculares e morte por parada respiratória.
Figura 5. Receptor 5-HT3 (à esquerda). O mesmo é formado por três subunidades α (sítios de ligação da serotonina) e duas β. Quando a serotonina se liga ao mesmo ocorre o aumento do influxo de íons sódio e cálcio. Fontes: Rammes, et al., 2004. Receptor da glicina (à direita), que é principal neurotransmissor inibitório da medula espinal. 
		Uma coisa bastante importante é saber que nem todos os canais iônicos atuam como receptores. Alguns canais iônicos conhecidos como canais iônicos voltagem-dependentes NÃO são receptores, pois não são ativados por ligantes (relembre da definição de receptores vista acima), mas sim por uma alteração no potencial de membrana da célula. Podemos citar como exemplos de canais iônicos voltagem -dependentes os canais de sódio e cálcio presentes na membrana dos neurônios.
Receptores ligados a quinase e receptores correlatos
		Estes receptores são bastante diferentes dos receptores metabotrópicos e ionotrópicos, tanto em estrutura quanto em função. Eles medeiam as ações de uma ampla variedade de proteínas mediadoras, incluindo fatores de crescimento e citocinas, e hormônios como a insulina e a leptina, cujos efeitos são exercidos principalmente ao nível de transcrição gênica. Tais receptores atuam em uma escala de horas.
		A maioria dos receptores ligados a quinases compartilham uma estrutura comum, que consiste em um grande domínio extracelular de ligação ao ligante, conectado ao domínio intracelular através de uma única hélice transmembrana. A transdução de sinais geralmente envolve a dimerização de receptores, seguida da autofosforilação de resíduos de tirosina (atividade enzimática intrínseca). Os resíduos de fosfotirosina atuam como aceptores dos domínios SH2 de várias proteínas intracelulares, permitindo o controle de muitas funções celulares. Exemplos de receptores tirosina quinase (RTKs), os quais incorporam uma porção tirosina quinase na região intracelular, incluem receptores para muitos fatores de crescimento (ex., fator de crescimento epidérmico e neural), os quais  envolvem a via Ras/Raf/Map-quinase, que é importante na divisão, crescimento e diferenciações celulares.
Figura 6. Receptor acoplado à tirosina quinase e sua via de sinalização. 
O receptor para o hormônio insulina também é um exemplo de receptor acoplado à tirosina quinase, entretanto os mesmos possuem uma estrutura dimérica mais complexa.
Figura 7. Receptor da insulina. Vias de sinalização e respostas fisiológicas desencadeadas pelo    hormônio insulina.
		Por outro lado, os receptores de citocinas carecem de atividade enzimática intrínseca. Quando ativados, eles se associam e ativam uma tirosina quinase citosólica (Jak), que fosforila o dímero do receptor, levando, posteriormente, à ativação de uma família de fatores de transcrição (Stats). A via Jak/Stat está envolvida na resposta a muitas citocinas, a qual controla a síntese a liberação de muitos mediadores inflamatórios.
		Outros receptores similares aos tirosina quinase são os  receptores serina/treonina quinases, que são uma pequena classe de receptores que fosforilam resíduos de serina e/ou treonina em vez de tirosina (ex., receptor para fator de transformação de crescimento).
Figura 9. Receptor do fator de transformação do crescimento beta (TGF-β). Quando o TGF-β se liga ao receptor do tipo II, o mesmo recruta o receptor do tipo I (dimerização), a qual leva à fosforilação dos resíduos serina do receptor do tipo I e à sua ativação. Os receptores de TGF-β do tipo I ativam então  as proteínas SMADs, as quais são fosforiladas no terminal carboxílico para permitir a ligação com a co-SMAD, SMAD4, a qual interage com fatores co-repressores ou co-ativadores em sequência gênicas promotoras, inbindo ou ativando a transcrição de determinados genes. Fonte: Rich, 2003.
		Os receptores associados à guanilil-ciclase também são similares em estrutura aos receptores tirosina quinase, porém a porção enzimática é a guanilil-ciclase, e eles exercem seus efeitos estimulando a formação do GMP cíclico (ex., receptor para o fator natriurético atrial).
Figura 10. Receptor do fator natriurético atrial, o qual promove, entre outras coisas, o relaxamento do músculo liso vascular. O receptor é destacado em laranja (parte extracelular) e roxo (parte intracelular). A enzima guanilato ciclase é o desenho de cor verde.Quando o fator natriurético se liga ao seu receptor ocorre uma dimerização (união dos receptores natriuréticos A e B, simplificada nessa imagem) levando à sua fosforilação e ativação, que por sua vez resulta na ativação da enzima guanilato ciclase aumentando os níveis de GMPc promovendo a ativação da proteína quinase G (PKG, proteína dependente de GMPc) a qual fosforila a enzima fosfatase de miosina que reverte a fosforilação da miosina do músculo liso e o promove o seu relaxamento. Fonte: Potter, et al., 2006.
		 Hoje, o desenvolvimento de drogas que atuam sobre estes receptores ainda é bastante complicado, devido à dificuldade de se produzir fármacos que sejam específicos para o tipo de receptor envolvido na patologia a ser tratada. Entretanto, um recente avanço no tratamento da leucemia mielóide crônica foi obtido com a introdução do primeiro inibidor específico de quinase, o imatinibe, um fármaco que inibe uma tirosina quinase específica envolvida na patogênese da doença.
Receptores nucleares
		Diferentemente dos receptores descritos anteriormente, os receptores nucleares não estão inseridos em membranas, mas sim presentes na fase solúvel da célula (citosol ou núcleo). Os receptores nucleares atuam modulando a transcrição gênica através do recrutamento de fatores de co-repressão ou co-ativação. Os fatores de co-repressão promovem a deacetilação do DNA (compactação da cromatina) reduzindo a expressão de determinados genes. Por outro lado, os fatores de co-ativação promovem a acetilação do DNA (relaxamento da cromatina) e o recrutamento da RNA polimerase do tipo II, tendo como resultado o aumento da expressão de determinados genes.
Figura 11. Estrutura comum dos receptores nucleares. Uma proteína contendo um domínio de ligação ao ligante na região C-terminal, um domínio de ligação ao DNA (com dois de dedos de zinco) e uma região N-terminal. 
Figura 12. Estrutura detalhada dos receptores nucleares, mostrando as regiões AF-1 e AF-2, as quais ativam fatores de co-repressão ou co-ativação. Região hinge (dobradiça), a qual é importante para a dimerização dos receptores nucleares. 
		Os receptores nucleares estão divididos em duas categorias principais (classe I e II) e um terceiro grupo que compartilha algumas característicascom os principais (classe híbrida).
		Os receptores da classe I estão presentes no citoplasma e na presença de seu ligante migram até o núcleo para ativar ou inibir a transcrição gênica. Geralmente atuam como monômeros. Seus ligantes são principalmente de natureza endócrina (p. ex., hormônios esteróides como os glicocorticóides, estrógeno, progesterona e testosterona).
Figura 13. Ativação do receptor do hormônio esteróide no citoplasma, sua migração até o núcleo da célula e ativação da transcrição gênica e tradução do RNA mensageiro em proteína.
		Dentre os fármacos que atuam nesses receptores podemos citar os glicocorticóides (anti-inflamatórios esteroidais) como a hidrocortisona, a dexametasona e a prednisolona. Os mesmos atuam, dentre outras formas, diminuindo a produção de citocinas pró-inflamatórias como IL-1 e TNF-α pelos macrófagos. Outros fármacos que atuam nos receptores da classe I  incluem os anticoncepcionais (pílula combinada ou apenas com progesterona), os quais atuam inibindo o ciclo ovariano e a ovulação, através de feedback negativo na adeno-hipófise com redução da produção de FSH e/ou LH e, além disso, estimulam a produção de muco cervical menos suscetível à passagem do esperma e alteram o endométrio de forma a evitar a implantação.
		Por outro lado, os receptores da classe II estão constitutivamente presentes no núcleo e formam heterodímeros com o receptor retinóide X. Os receptores ativados por proliferação de peroxissomos são exemplos de receptores pertencentes a esta classe. Seus ligantes são geralmente lipídeos (p. ex., ácidos graxos).
Figura 14. Ativação do receptor ativado por proliferação de peroxissomos (PPAR), note a formação do heterodímero com o receptor retinóide X. Os mesmos podem ser ativados por ácidos graxos (ligantes endógenos), tendo ações bastante amplas sobre os processos celulares e metabólicos. 
		Uma classe de fármacos que atua sobre os receptores ativados por proliferação de peroxissomos do tipo gama (PPARγ) são as tiazolidinadionas (glitazonas) como a rosiglitazona e a pioglitazona, as quais são utilizadas no tratamento do diabetes tipo II, no qual há uma resistência à ação da insulina. As glitazonas aumentam, entre outras coisas, o número de transportadores Glut-4  e enzimas importantes na sinalização da insulina, levando assim a uma redução dos níveis de glicose no sangue.
		Um terceiro grupo (subgrupo da classe II) transduz principalmente sinais endócrinos, mas funcionam como heterodímeros com o receptor retinóide X (p. ex., receptor para o hormônio da tireóide).
Figura 15. Receptor dos hormônios da tireóide (T3 e T4). O receptor da tireóide está constitutivamente presente no núcleo, o mesmo forma um heterodímero com o receptor retinóide X. Quando  o hormônio T3 se liga ao heterdímero (a maioria do hormônio T4 é convertida em T3, pois o mesmo possui  maior afinidade pelo receptor da tireóide) é ativada a transcrição gênica. Fonte: Guyton & Hall, 2011.
Figura 14. A) Co-repressores inibindo a transcrição gênica (note a ausência do hormônio T3). B) Ligação do hormônio T3 ao seu receptor, recrutamento de fatores de co-ativação e aumento da expressão gênica. Fonte: Aranda & Pascual, 2001.
		A levotiroxina sódica (hormônio T4 sintético) é um exemplo de fármaco que atua no receptor do hormônio da tireóide. A mesma é utilizada no tratamento do hipotireoidismo.
		Vale relembar que os receptores nucleares além de ativarem a transcrição gênica, também a inibem! Exemplos disso são a inibição da produção dos polipeptídeos FSH e LH através da ativação de receptores nucleares na adeno-hipófise. Além disso, os glicorticóides também exercem um feedback negativo no hipotálamo diminuindo a produção do fator de liberação de corticotrofina (CRF), levando à inibição da produção do hormônio adrenocorticotrófico e à redução da produção de glicocorticóides pela adrenaladrenal.
CANAIS IONICOS ATIVADOS POR LIGANTES
		Ao falarmos de canais iônicos, citamos inicialmente o receptor nicotínico de acetilcolina, que se encontra na junção neuro muscular. Trata-se de um dos receptores mais conhecidos, com estrutura e função semelhantes a outros receptores sis-loop (conhecido assim por possuírem um largo domínio celular entre os domínios trasmembranares três e quatro). Contudo existem outros tipos de canais iônicos ativados por ligantes que se diferem em vários aspectos do receptor nicotínico de diacetiocolina acima citado. 
		Os canais iônicos ativados por ligantes têm traços estruturais em comum com outros canais iônicos como descrito mais adiante. O receptor nicotínico de acetilcolina foi o primeiro a ser clonado consistindo em uma montagem em forma de pentâmero de diferentes subunidades, das quais existem quatro tipos, cada qual com o peso molecular entre 40 e 58 kDa. As subunidades apontam uma marcante homologia na sequencia, e cada uma delas contem quatro (alfa) – hélices que atravessam a membrana, que nela inseridos. A estrutura pentamerica possui dois pontos de ligação para a acetilcolina, ambos deve ligar-se a moléculas de acetilcolina para que o receptor seja ativado. Cada subunidade atravessa membrana quatro vezes, de modo que o canal compreende não menos de 20 hélices que atravessam a membrana circundando um ponto central.
		Os receptores deste tipo controlam os eventos sinápticos mais rápidos do sistema nervoso, nos quais o neuro transmissor age na membrana pós-sináptica de um nervo ou célula muscular e aumenta de modo transitório, sua permeabilidade para certos íons. Nas membranas com o potencial negativo esse efeito resulta em uma corrente de entrada que se deve principalmente ao NA++, despolarizando a célula e aumentando a probabilidade de gerar o potencial de ação. A ação do transmissor alcança seu pico em uma ração de milissegundos e em geral decaem em intervalos de pouco milissegundos, isso significa que o acoplamento entre o receptor e o canal iônico é direto. Encontraste de outras famílias de receptores, não a etapas bioquímicas intermediando esses objetos envolvidos no processo.
	A grande família GPCR engloba grades muitos dos receptores que são familiares aos farmacologistas, incluindo os quimiorreceptores, envolvidos no olfato e na detecção de feromonios, e também muitos “órfãos”. Para a maioria deles, os estudos farmacológicos e moleculares, revelaram a existência de vários subtipos. Todos apresentam uma estrutura repta-helicoidal. 
		Sob os canais iônicos regulados por ligantes, são chamados às vezes de receptores inotrópicos, estão envolvidos principalmente na transmissão sináptica rápida, existem várias famílias estruturais, sendo a mais comum à organização heteromerica de quatro ou cinco subunidades, a ligação de ligantes e a abertura do canal ocorre uma escala de tempo de milissegundos, os exemplos incluem receptores nicotínicos da acetilcolina, do gaba tipo A, receptores de glutamato e de ATP.
		O primeiro GPCR a ser totalmente caracterizado foi o receptor beta- adrenérgico, que foi clonado em 1986. Rapidamente, a Biologia molecular alcançou a farmacologia, e a maioria dos receptores que foram identificados por suas propriedades farmacológicas estão agora clonados, o que parecia ser revolucionário na época, contudo hoje é uma pratica comum.
		A partir destes estudos é possível aferir com maior clareza o mecanismo de ativação dos GPCRs e os fatores determinantes na eficácia dos agonistas, bem como obter melhores bases para concepções de novos ligantes GPR. Estes são divididos em três grupos distintos, partilham a mesma estrutura de sete segmentos transmembranares em hélice, mais diferem em outros aspectos, principalmente no comprimento do terminal -N extracelular e na localização do domínio de ligação do agonista.
		A família A e de longe a maior, compreendendo a maior parte dos receptores, a família B inclui receptores para alguns outros peptídeos, como calcitonina e glucagon, a família C é a menor de todos seus principais membros são os receptores metabotrópicos para glutamato e gaba e os receptores sensíveis ao Ca²+.
		A partir de estruturascristalinas experimento de mutagênese em local único é possível mapear o nível de mapeação ao ligante destes receptores, com a expectativa de que, em breve, seja possível projetar ligantes sintéticos com base no conhecimento da estrutura do local do receptor, um importante marco para indústria farmacêutica, que, até então, tem contado principalmente com a estrutura de mediadores endógenos como a histamina ou de alcaloides vegetais coo a morfina como fonte de inspeção química.
		As proteínas G englobam uma família de proteínas residentes na membrana cuja função é reconhecer os GPCRs ativados e transmitir a mensagem aos sistemas efetores que geram uma resposta celular. Representam o nível de coordenação intermediara na hierarquia organizacional intervindo entre os receptores. São as proteínas “de meio-campo”, que na realidade, foram denominadas proteínas G, devido a sua interação com os nucleotídeos guanina, GTP e GDP.
		Conclui-se que quando ocorre a hidrolise do GTP a GDP, através da atividade do GDPase da subunidade a (enzima intrínseca).
		Resultado: Um único complexo agonista-receptor é capaz de ativar varias moléculas de proteína G, podendo então cada uma delas permanecer associada enzima efetora durante o tempo suficiente para produzir muitas moléculas do produto. O produto com frequência é segundo mensageiro. 
Variações: quatro classes principais da proteína G (Gs, Gi ,Go, e Gq ) que exibem seletivamente tanto para os receptores quanto para os efetores aos quais se acoplam. As subunidades a dessa proteína G diferem estrutura.
		Isso explica porque os receptores muscarinicos de acetilcolina e os receptores b adrenérgicos produzem efeitos opostos.
Gs: estimula a Adenil-Ciclase (ATP=>AMPc), aumentando a função só AMPc. 
Gi: inibição da ensima Adenilato Ciclase ( ATP=> AMPc), diminuindo a função do AMPc.
Go: efeitos devem-se principalmente as sub unidades b y. 
Gq: Ativa a fosfolipase C (PLC), aumentando a produção dos segundos mensageiros Inusitol Trifosfato ( IP3) e Diacilglicerol (DAG)
Subunidade by: Iguais a subunidade a e outras funções como ativar canais de K+ na membrana plasmática de uma célula molecular cardíaca. 
Alvos da proteína G:
Adelino ciclase: A ensima responsável pela formação do AMPc
Fosfolipase C: ensima responsável pela formação do fosfato de inusitol e diacilglicerol .
Canais iônicos: particularmente os canais de cálcio e potássio. 
OUTROS DESENVOLVIMENTOS NA BIOLOGIA DO GPCR - minha parte
Desde 1990 os conhecimentos acerca do GPCR têm se aprofundado e complicado levando a uma necessidade de revisão do modelo básico.
A dessensibilização é característica da maior parte dos GPCRs, e os mecanismos subjacentes têm sido estudados exaustivamente. A dessensibilização homóloga restringe-se aos receptores ativados pelo agonista dessensibilizador, enquanto a dessensibilização heteróloga afeta também outros GPCRs.
Há dois processos principais envolvidos:
· Fosforilação do receptor
· Internalização do receptor (endocitose).
A sequência de GPCRs inclui determinados resíduos (serina e treonina), principalmente na extremidade do C-terminal citoplasmático, que pode sofrer fosforilação através de GPCR quinases (GRKs) específicas acopladas à membrana e por quinases como a PKA e a PKC.
Na ativação do receptor, GRK2 e GRK3 são recrutados para a membrana plasmática ao se ligarem a subunidades βγ dispersas da proteína G. Posteriormente, os GRKs fosforilam os receptores em seu estado ativado. O receptor fosforilado atua como um local de ligação das arrestinas (proteínas intracelulares que bloqueiam a interação entre o receptor e as proteínas G) produzindo uma dessensibilização homóloga seletiva. A ligação da arrestina também sinaliza o receptor para endocitose através de vesículas revestidas por clatrina. O receptor internalizado pode, então, ser desfosforilado e reinserido na membrana plasmática (ressensibilização) ou encaminhado para os lisossomas, onde é degradado (inativação). Aparentemente, esse tipo de dessensibilização ocorre na maioria dos GPCRs, mas com diferenças sutis que fascinam os aficionados.
A fosforilação por PKA e PKC em resíduos diferentes dos visados pelos GRKs conduz normalmente uma ligação fraca entre o receptor ativo e a proteína G, e, por essa razão, o efeito do agonista é reduzido. Isso pode conduzir a uma dessensibilização homóloga ou heteróloga.
Oligomerização do GPCR
A visão convencional de que GPCRs existem e funcionam como proteínas monoméricas foi abalada pelo trabalho realizado com o receptor GABAB.
Existem dois subtipos desse GPCR, codificados por genes diferentes, e o receptor funcional consiste em um heterodímero de ambos. Uma situação semelhante ocorre com os receptores de glutamato acoplados à proteína G. Esses dímeros possuem dois potenciais locais de ligação a agonistas, mas apenas um é funcional. Outros GPCRs são funcionais como monômeros.
Em mulheres grávidas com hipertensão (toxemia préeclâmptica), o número desses dímeros aumenta devido à expressão aumentada de receptores B2, resultando – aradoxalmente – em aumento de sensibilidade à ação vasoconstritora da angiotensina. Esse é o primeiro exemplo do papel da dimerização em uma doença humana. 
Efetores controlados por proteínas G
Duas vias fulcrais de segundos mensageiros são controladas por receptores via proteínas G:
• Adenilil ciclase/AMPc: 
– Podem ser ativadas ou inibidas por ligantes farmacológicos, dependendo da natureza do receptor e da proteína G.
– A adenilil ciclase catalisa a formação do mensageiro intracelular AMPc.
– O AMPc ativa várias proteínas quinases que controlam a função celular de muitas maneiras diferentes, por meio de fosforilação de várias enzimas, transportadores e outras proteínas
• Fosfolipase C/trisfosfato de inositol (IP3) /diacilglicerol (DAG):
– Catalisa a formação de dois mensageiros intracelulares, IP3 e DAG, a partir de fosfolipídeos de membrana
– O IP3 atua aumentando o Ca2+ citosólico livre, pela liberação de Ca2+ de compartimentos intracelulares
– O aumento do Ca2+ livre dá início a vários eventos, incluindo contração, secreção, ativação de enzimas e hiperpolarização de membranas
– O DAG ativa a proteína quinase C, que controla muitas funções celulares através da fosforilação de várias proteínas
As proteínas G ligadas a receptores controlam também:
• Canais iônicos
– Abertura de canais de potássio que resulta numa hiperpolarização da membrana
– Inibição de canais de cálcio, reduzindo, assim, a liberação de neurotransmissores
• Fosfolipase A2 (a formação de ácido araquidônico e eicosanoides)
É muito cedo para dizer qual impacto essa versatilidade recém-descoberta dos GPCRs em se conectar com outros receptores para formar combinações funcionais terá na farmacologia convencional e na terapêutica, mas pode ser considerável.
Receptores constitutivamente ativos
Os receptores acoplados à proteína G podem estar ativos espontaneamente na ausência de qualquer agonista. Atualmente, existem muitos exemplos de GPCRs nativos que mostram atividade constitutiva quando expressos in vitro. O receptor de histamina H3 também mostra atividade constitutiva in vivo, e isso pode ser um fenômeno muito geral. Isso significa que os agonistas inversos, que suprimem essa atividade basal, podem exercer efeitos distintos aos dos agonistas neutros, que bloqueiam os efeitos do agonista sem afetar a atividade basal.
Especificidade do agonista
Acreditava-se que a conexão entre determinado GPCR e uma via de transdução de sinal dependesse principalmente da estrutura do receptor, especialmente na região da terceira alça intracelular, que confere especificidade a certa proteína G, a partir da qual o restante da via de transdução de sinal prossegue. Isso significaria que, consoante o modelo de dois estados, todos os agonistas com ação em um receptor em particular estabilizariam o mesmo estado ativado (R*) e deveriam ativar a mesma via de transdução de sinal, produzindo o mesmo tipo de resposta celular. Hoje está claro que essa visão é uma supersimplificação. Em muitos casos os efeitoscelulares são qualitativamente diferentes com diferentes ligantes, levando a crer na existência de mais de um – provavelmente muitos – estados R* (por vezes, referido como agonismo tendencioso). A ligação das arrestinas aos GPCRs inicia o processo de sinalização da Map-quinase, de modo que os agonistas que induzem a “dessensibilização” GRK/arrestina vão terminar parte da sinalização GPCR, mas também poderão ativar a sinalização através das arrestinas, o que pode continuar mesmo depois de o composto receptor/arrestina ter sido internalizado
RAMPs
As proteínas modificadoras da atividade dos receptores (RAMPs, do inglês receptor activity-modifying proteins) constituem uma família de proteínas de membrana que se associam a vários GPCRs e alteram suas características funcionais. Descobertas em 1998, quando se verificou que o receptor funcionalmente ativo de um neuropeptídio, o peptídeo relacionado com o gene da calcitonina (CGRP) consiste em um complexo formado por um GPCR – chamado receptor semelhante ao receptor de calcitonina (CRLR, do inglês calcitonin receptor-like receptor) – que, por si, não apresenta atividade, e outra proteína de membrana (RAMP1).
Surpreendentemente, o CRLR, quando acoplado a outra RAMP (RAMP2), demonstrou uma farmacologia bem diferente, sendo ativado por outro peptídeo, a adrenomedulina.
A especificidade ao agonista é conferida pela RAMP associada, assim como pelo próprio GPCR. Surgiram mais RAMPs e, até o presente, quase todos os exemplos implicam receptores peptídicos, exceto no caso do receptor sensível ao cálcio.
Sinalização independente das proteínas G
Ao usarmos a expressão “receptores acoplados à proteína G” para descrever a classe de receptores caracterizada por sua estrutura hepta-helicoidal, estamos negligenciando o fato de que as proteínas G não são o único vínculo entre GPCRs e os vários sistemas efetores que regulam. Nesse contexto, é importante a sinalização mediada através de arrestinas ligadas ao receptor, e não através de proteínas G. As arrestinas podem agir como intermediários na ativação do GPCR da cascata de MAP-quinase.
O simples dogma em que se apoiam muitos de nossos conhecimentos atuais sobre os GPCRs, como um gene GPCR – uma proteína GPCR – um GPCR funcional – uma proteína G – uma resposta está dando sinais de mudança. Em particular:
• um gene, através de splicing alternativo, edição de RNA etc., pode dar origem a mais de uma proteína de receptor;
• uma proteína GPCR pode associar-se a outras, ou a outras proteínas como as RAMPs, e dar origem a mais de um tipo de receptor funcional;
• diferentes agonistas podem afetar o receptor de diversas maneiras e produzir respostas qualitativamente diferentes.
• a via de transdução de sinal não requer impreterivelmente uma proteína G e demonstra interações com receptores ligados à tirosina quinase;
		Os receptores acoplados à proteína G são moléculas evidentemente versáteis e aventureiras ao redor das quais gira boa parte da farmacologia moderna, e ninguém deve imaginar que tenhamos chegado ao fim da história.
REFERENCIAS 
RANG & DALE: farmacologia / H. P. Rang (et al) : (Tradução Gea consultoria) Editorial. 8 ed. Rio de Janeiro: Elsevier. 2016
Fonte: http://www.encuentros.uma.es/encuentros83/nmda.html
Fonte: http://www.rise.duke.edu/phr150/Performance/images/steroid_response.jpg
Fonte: http://diabesitydigest.com/targets.php?id=62
Fonte: http://www.biochem.uni-erlangen.de/MouseDB/db/multprot/glyr.html
Fonte: Rang & Dale, 2011.
Fonte: http://www.rise.duke.edu/phr150/Performance/images/steroid_response.jpg