1

Transdução do sinalTransdução do sinal

Mecanismos Moleculares de Ação dos Fármacos

Introdução

� Aspectos moleculares de como as drogas agem

� Alvos para a ação das drogas

– Receptores

– Canais iônicos

– Enzimas

– Moléculas transportadoras

Alvos para a ação das drogas

� Receptores

– Elementos de percepção no sistema de comunicaçõesquímicas que coordenam a função de todas as diferentes

células do corpo

� Canais iônicos

– Ligados diretamente a um receptor (operados por ligante)

– Ligados indiretamente a um receptor (proteína G)

– Ativados por ligação direta da droga

• Bloqueio físico (bloqueio da permeabilidade)

• Modulação do processo de abertura (mecanismo deportão)

Agonista - Ach

Receptor Muscarínico

da Ach

βγ

αqα*q

Proteína cinase dependente de Ca2+

Proteína cinase ativada

Ca2+

Ca2+

Livre+

Ca2+

Receptor Nicotínico da

Ach

Agonista - Ach

Alvos para a ação das drogasCanais iônicos Alvos para a ação das drogas

� Enzimas

– Molécula da droga como um substrato análogo

inibindo reversivelmente ou irreversivelmente

– Molécula da droga como um substrato falso –formação de um produto anormal que subverte a

via metabólica normal

– Degradação da droga através de enzimas – pró-

droga Droga

Alvos para a ação das drogas

2

Inativação da Acetilcolina (ACh)

• Acetilcolinesterase

Colina Acetato+

AchAcetilcolinesterase

AcetilcolinesteraseAchAch

Colina

Colina

+ Acetil-CoAAch

Acetilcolina Acetilcolinesterase colina + acetato

Alvos para a ação das drogas

� Moléculas transportadoras

– Fazem o transporte de íons e e pequenas moléculas

orgânicas através das membranas celulares

• Transporte de glicose e aminoácidos para ascélulas, transporte de íons e molec orgânicas pelo

túbulo renal, transporte de Na+ e Ca++ para foradas células e captação de precursores de

neurotransmissores

Mecanismo de ação de drogas

simpatomiméticas de ação indireta

Proteínas receptoras

� Tipos

– Tipo 1: de membrana, acoplado ao canal iônico -

canal iônico operado por ligante

– Tipo 2: de membrana, acoplado a proteína G (ligação indireta) via 2°mensageiros/canais

– Tipo 3: de membrana, controle direto da enzima efetora

– Tipo 4: no núcleo, controle da transcrição de DNA

Tipos de Ligação Receptor- Efetor

Proteínas receptoras

LocalizaçãoEfetorLigaçãoExemplos

TIPO 1MembranaCanalDireta

nAchR

Receptor GABAA

TIPO2MembranaEnzima ou canalProteína G

mAchR

Adrenoceptores

TIPO 3MembranaEnzimaDireta

Receptor da insulina

TIPO 4NúcleoTranscrição do geneVia DNA

Receptor esteroide/ tireoide

Receptor para neurotransmissores

rápidos

Receptor para hormônios e

transmissores lentos

Receptor para fatores de

crescimentoLigados a tirosina

quinase

Receptor esteroidesÁcido retinóico e

Vit D

3

Receptores para neurotransmissores rápidos

� Proteínas oligoméricas contendo cerca de 20 segmentostransmembranosos organizados ao redor de um canal aquosocentral

– Ex: receptor nicotínico da Ach

Receptores para Neurotransmissores Inibitórios Receptores ligados à proteína G

� Estrutura molecular

– Cadeia única de polipeptídeos possuindo sete α-hélicestransmembrana, término amino extracelular e término carboxi

intracelular

Receptores ligados à proteína G

� Proteína G e seu papel

– São proteínas intermediárias que são chamadas de

proteínas G por causa da sua interação comnucleotídeos guanínicos

– Consistem de 3 subunidades

• αααα, ββββ e γγγγ

Complexo β γ

Subunidades β e γ Hidrofóbicas

Ligado com a superfície citoplasmática da membrana

Receptores ligados à proteína G

� Proteína G e seu papel

– Repouso - trígono αβγαβγαβγαβγ

– GDP ocupa sítio na subunidade αααα

– Na presença do agonista- mudança conformacionaldo receptor (parte citoplasmática) ���� alta afinidade

pelo trigono αβγαβγαβγαβγ ���� GDP ���� GTP ���� dissociação dasubunidade αααα-GTP (forma ativa da proteína G)

Se difunde na membrana e se associa a enzimas ou canais iônicos

Receptores ligados à proteína G

4

Receptores ligados à proteína G

� Proteínas G e seu papel

– O processo é encerrado com a hidrólise do GTP para

GDP

– αααα-GDP se dissocia da enzima ou canal e retorna para o complexo βγβγβγβγ

– Tipos de proteína G

• Gs – estimulatória – ativa a adenilato ciclase

• Gi – inibitória – inibe a adenilato ciclase

• Gq – bidirecional – enzima fosfolipase C

• Ex: toxina da cólera e toxina pertussis (coqueluche)

Receptores ligados à proteína G

� Alvos para a proteína G

– Sistema adenilato ciclase

– Sistema fosfolipase C/fosfato de inositol

– Regulação de canais iônicos

� Sistema Adenilato ciclase/AMPc

– AMPc – 2º mensageiro (associação bioquímica /farmacologia)

– AMPc – sintetizado dentro da célula à partir do ATP pela Adenilato-ciclase e é inativado pela fosfodiesterase – 5´AMP

– AMPc – ativação de proteínas-quinases

• Metabolismo energético, divisão celular, diferenciação celular,transporte de íons, função de canais iônicos, mudanças deexcitabilidade neuronal e de proteínas contráteis no músculoliso

αs

βγ βγ

αi

GTPGDPGTP GDP

αs* αi* Receptor α2

Receptor M2

da AchReceptores opióides

Receptor β

Receptor IP da PGI2

ATP AMPc

Proteína quinase

Enzima

Enzima-PO4

Efeito biológico

ATP

ADP+

+

Adenilciclase

Agonista Agonista

Gs Gi

Receptores acoplados a proteina G estimulatória e inibitória

GTP GTPGDP GTP

AMPc como 2º mensageiro

Fosfodiesterase (degradação do AMPc)

5´AMP

+Metilxantinas-

AMPcATP

AC

PKA

MLCK

Cálcio- calmodulina

Miosina

contraçãoMiosina

+Actina

P

+

+-

P

Relaxamento

Papel do AMPc no relaxamento do músculo liso

Receptor IP

Prostaciclina

Receptores ligados á proteína G

NAATP

ATP

AMPc

+

-

+

Ca2+

+

ATPNA

αααα1

ββββ2 adrenoceptor

ββββ1 ββββ2P2x

Ca2+

αααα2 adrenoceptor

Exocitose

Adenilato ciclase

RECEPTORES PÓS-SINÁPTICOS

Controle da liberação de

neurotransmissores pelo AMPc

Sinapse noradrenérgica

� Alvos para a proteína G

� Sistema fosfolipase C/fosfato de inositol

� Consiste na ativação da enzima fosfolipase C que tem comosubstrato um fosfolipídio da membrana (PIP2) degradando-oa diacilglicerol (DAG) e inositol(1,4,5)-trifosfato (InsP3)

� Segundos mensageiros

� DAG - Ativação de PKC

� InsP3 – liberação de Ca++ intracelular

� Receptores de hormônios que promovem um aumento naconcentração de cálcio intracelular livre

� Agonistas muscarínicos e de α-adrenoceptores agindo em músculoliso e glândulas salivares

� Vasopressina agindo em células hepáticas

Receptores ligados á proteína G

5

Agonista

Receptor αααα1

GDP GTPFosfolipase C

βγβγβγβγααααq αααα*q

PIP2

IP3

+

Proteína cinase C

PK-Cativada

+Ca2+

ArmazenadoCa2+

Livre

Proteína cinase dependente de Ca2+

Proteína cinase ativada

+

DAG

proteína G

Receptor acoplado a

fosfolipídio� Trifosfato de inositol (IP3 ) e Ca++ intracelular

– Um aumento na conc intracelular de Ca++ livre ocorre em vários tipos de célula em resposta a uma variedade de agonistas e

pode ocasionar (Ex:)

• Contração de músculo liso

• Força de contração de músculo cardíaco aumentada

• Secreção de glândulas exócrinas e liberação de transmissores

• Liberação hormonal

• Citotoxicidade

Receptores ligados á proteína G

� Diacilglicerol (DAG) e proteína-quinase

– DAG ativa diretamente a PKC controlando afosforilação de proteínas intracelulares com efeitosfisiológicos que incluem:

• Lib de hormônios de glândulas endócrinas

• ���� e���� da liberação de neurotransmissores

• Contração e relaxamento do músculo liso

• Respostas inflamatórias

• Indução tumoral

• Diminuição da sensibilidade do receptor aosagonistas

• Estimulação do transporte de íons pelo epitélio

Receptores ligados á proteína G

Receptores ligados à tirosina-quinase

� Receptor de citocinas e fatores de crescimento

� Domínios extracelulares e intracelulares muito grandes

� Uma única hélice transmembrana liga o domínio externo com o interno

� Ligação do ligante leva a uma dimerização

� Dimerização – fosforilação de resíduos de tirosina – alta afinidade paraproteínas com domínio SH2 – ligação a resíduos de fosfotirosina da

tirosina-quinase

Receptores Acoplados a Quinases e Vias de Transdução de Sinal

Receptores que regulam a transcrição do DNA

� Receptores para hormônios tireoidianos e esteroidais

� Estimulação da transcrição de genes selecionados – síntese de proteínas – produção de efeitos celulares

� Receptor intracelular

� Grandes proteínas monoméricas contendo:

– Região conservada (domínio de ligação do DNA)

– Duas alças com 51 resíduos (dedos de zinco) –envolvem a Hélice do

DNA

� Ligam-se nos elementos susceptíveis aos hormônios no DNA –produzindo RNAm específico

6

Receptores que regulam a transcrição do DNA GCGC GC

Transcrição

RNAmTranslação

Proteínas mediadorasEx: Lipocortina

Citoplasma

Núcleo

R

receptor dos glicocorticóides

ReceptorReceptor--esteroide esteroide dimero (Ativado)dimero (Ativado)

R

GC

GRE

GC

R

GC

GRE

RESUMO FINAL