Recettori accoppiati a tirosina chinasi, proliferazione cellulare e farmaci

Recettori accoppiati a tirosina chinasi

Possono mediare l'azione di alcuni ormoni come ad esempio l'insulina, ma sono adibiti alla trasmissione del segnale dei fattori di crescita. I fattori di crescita sono polipeptidi prodotti dalle cellule e sono in grado di stimolare varie risposte a livello cellulare come proliferazione, differenziamento cellulare ... Sono quelli che vengono disregolati quando abbiamo per esempio la crescita tumorale, vedremo alcuni farmaci usati per inibire il tumore. Sono di vario tipo, varie strutture, hanno una porzione extra cellulare ed una intracellulare con N terminale. Rispetto ai G protein hanno un sotto dominio di membrana. Il recettore più famoso è quello dell'NGS. Hanno un inserto chinasico intracellulare che permette l'attivazione di recettori. Hanno la regione transmembrana che attraversa una sola volta la membrana. Questi sono i tipi di recettori che possono essere disponibili come VEGF, FGF, SF1 (recettore che serve per il reclutamento macrofagico)

Funzionamento dei recettori

Come funzionano questi recettori? Sono monomeri recettoriali inattivi, quando avviene il legame con il ligando c'è attivazione della tirosin chinasi e la trasduzione del segnale.

Azione dell'insulina

Mediano l'azione di ormoni come insulina, a cosa serve? Viene prodotta dalle cellule beta pancreatiche ed è contrapposta all'azione del glucagone. Vedremo che l'attività dell'insulina è di regolare una serie di funzioni biologiche sia a livello del fegato, a livello muscolare inibisce la sintesi di glicogeno, nel tubulo renale aumenta l'assorbimento del glucosio dal filtrato, negli altri tessuti svolge attività importanti aumentando il trasporto del glucosio all'interno della cellula.

Sintesi delle azioni dell'insulina nei vari tessuti

Insulina Acidi grassi glucosio 14 Aminoacidi 11 Trigliceridi Tessuto Adiposo Glicogeno Fegato Proteine Muscoli Acidi grassi TU Stimolato dall'insulina Aumentato dal cibo Inibito dall'insulina Aumentato dal digiuno e nel diabete

Recettore dell'insulina

Il recettore dell'insulina è un recettore tirosin-chinasico, si lega al monomero recettoriale e avviene l'attivazione della tirosina chinasi. Il recettore dell'insulina viene attivato, fosforilato e si ha una serie di attivazioni a livello intracellulare che culminano nell' aumento della formazione di glicogeno, aumento della degradazione di glucosio, aumento dell'utilizzo di glucosio, riduzione della formazione di glucosio dal glicogeno con una riduzione finale del livello di glucosio a livello plasmatico, serve per l'accumulo di glucosio a livello cellulare. ->Esempio di recettore tirosin chinasico? Quello dell'insulina.

Fattori di crescita

Altri recettori importanti che sono nella classe di quelli tirosin chinasi, sono i recettori dei fattori di crescita: esistono dei farmaci usati nel trattamento dei tumori. Perché sono importanti? Sono importanti a livello fisiologico, ma una loro disregolazione, dato che sono coinvolti nella trasduzione di segnali di crescita sono coinvolti nella patogenesi di molte neoplasie.

Recettori accoppiati a tirosine chinasi

• Mediano le azioni di alcuni ormoni:
• Insulina
• Fattori di crescita (polipeptidi prodotti dalle cellule e secreti all'esterno in grado di stimolare la proliferazione, ma anche il differenziamento cellulare e, in alcuni casi processi metabolici)

Ligando Monomeri recettoriali Tirosin-chinasi inattivi attiva Trasduzione del segnale

Fattori di crescita e patogenesi delle neoplasie

• La fisiologia e la patologia dei fattori di crescita e di altre molecole coinvolte nella trasduzione intracellulare del loro segnale sono importanti per il loro coinvolgimento nella patogenesi di neoplasie.
• Molti fattori di crescita, i loro recettori e i trasduttori del segnale sono i prodotti dei cosiddetti protooncogeni
• I protooncogeni in condizioni normali sono deputati al controllo della crescita cellulare e del differenziamento, ma le loro parti mutate o espresse in forma aberrante (oncogeni attivati) sono in grado di indurre e/o sostenere la trasformazione neoplastica.Molti fattori di crescita e i loro recettori sono introdotti nei proto oncogeni. In condizioni normali sono deputati al controllo della crescita cellulare, differenziamento, ma ci possono essere parti mutate che sono in grado di indurre la trasformazione neoplastica. La mutazione di alcune porzioni di questi recettori può portare ad una trasformazione cellulare in cellula cancerosa (caratterizzata da una incontrollata proliferazione, aumento del differenziamento cellulare).

Fattori di crescita importanti

Fattori di crescita importanti (tabella) - EGF: fattore di crescita dell'epidermide, ha quindi un'attività nelle cellule epiteliali nella loro proliferazione. - TGFalfa: fattore di crescita trasformante sempre per le cellule epiteliali, per esempio neuregulina 1 e 2 che sono importanti nella morfologia delle ghiandole mammarie, del cuore e della via del sistema nervoso. - IGF1 adibito al differenziamento, alla proliferazione e sopravvivenza cellulare. - Fattori IGFalfa e IGFbeta: fattori di crescita derivanti dalle piastrine sono importanti nella chemiotassi delle cellule. Ogni disregolazione può portare ad una proliferazione cellulare incontrollata e allo sviluppo di tumore. I fattori di crescita sono tutti trasduttori del ciclo cellulare e regolano tutte le vie di proliferazione cellulare.

Proteine intracellulari e trasduzione del segnale

Ci sono altre proteine intracellulari, per quanto riguarda la trasduzione del segnale, che sono attivate dai recettori tirosin-chinasici, alcune possono avere attività enzimatica. Queste sono le principali vie di trasduzione attivate dai recettori tirosin chinasici come geni RAS, RAF, MEK, MAPK coinvolti nella proliferazione cellulare. -- >Qual è il principale fattore coinvolto nella trasduzione del segnale dei recettori tirosin chinasici? È la sopravvivenza alla proliferazione cellulare. Ad esempio la via di segnalazione di RAS è importante, la cui disregolazione è coinvolta nella proliferazione e quindi nella crescita tumorale.

Proto-oncogeni e farmaci anticancro

Proto- oncogeni Prodotti del proto-oncogeni Cancro Farmaci anticancro Geni per fattori di crescita come per IGF Fattori di crescita come IGF Prostata, seno, colorettale ecc. Ricerche in corso WTS Gone per recettori di EGF (come c-erbB) Hor2ª (recettore tirosin chinasico) Sono Inibito da trastuzumab Recettori dei fattori di crescita MEMBRANA PLASMATICA Gene per il PDGF (c sis) PDGF (recettore tirosin chinasico) Leucemia mieloide cronica Inibito da imatinib (aka Gleevec) CITOSOL Ras c-ras Proteine Ras 30% dei tumori Trasduttori citosolici Proteine adattatric GTP Chirasi 1 Chinasi 2 Chinasi 3 abl Tirosin chinasi Abl Leucemia mieloide cronica Inibito da imatinib (aka Gleevec) Nucleo (citoplasmatica] c-src Tirosin chinasi citoplasmatiche Seno, pancreas, OBEO Geri precoci Geni per JAK, Lck Leucemia Trasduttori nucleari c-jun/c-tos Fattori di Colorettale Ricerche in corso WTS Geni della risposta ritardata trascrizione c-myc (Jun, Fos, Myc) |Polmone, tessuto nervoso, Regolatori positivi del cido cellulare: · Cidine Regolatori negativi del ciclo cellulare: Trasduttori del ciclo cellulare · Chinasi dipendent dalle didine . Proteina Ab T- · Inibitori di cdk Mutazione cei proto-oncogeni a risposta nucleare ritardala ... può alterare l'espressione dei regolatori del ciclo cellulare, ad esempio più del 50% dei tumori umani presentano mutazioni del gene soppressore dei tumori - codificante per la proteina del p53

Recettori dei fattori di crescita: struttura e attività

Recettoren Fattore di crescita Struttura Attività EGF (fattore di crescita dell'epidermide) Proteina di 6 kDa solubile derivante da taglio proteolitico di un precursore tran- smembrana attivo Mitogenico per cellule epiteliali EGFR (ErbB-1) TGF-a (fattore di cresci- ta trasformante) Proteina di 6 kDa solubile derivante da taglio proteolitico di un precursore di 25 kDa palmitoato Mitogenico per cellule epiteliali EGFR (ErbB-1) Amfiregulina Glicoproteina di 14-22 kDa Mitogenica EGFR (ErbB-1) HB-EGF (EGF legante l'eparina) Proteine solubili di 14-20 kDa derivanti da taglio proteolitico di un precursore transmembrana Mitogenico, chemiotattico EGFR/ErbB-4 Betacellulina Glicoproteina solubile di 32 kDa deri- vante da taglio proteolitico di un precur- sore associato alla membrana Mitogenico per cellule pancreatiche e mammarie EGFR/ErbB-4 Nrg (Neureguline)-1e-2 Il gene NRG 1 codifica almeno 12 isoforme derivanti da splicing alternati- vo; i fattori maturi sono glicoproteine di 42-59 kDa derivanti da taglio proteolitico Morfogenesi delle ghiandole mam- marie, sviluppo di cuore, glia e sistema nervoso di precursori associati alla membrana IGF-1 (fattore di crescita simile all'insulina), Peptidi di 7,5 kDa secreti in forma monocatenaria Proliferazione, differenziamento e sopravvivenza cellulare InsR/IGF-1R insulina PDGF-AA, -AB, -BB (fattore di crescita deri- vato dalle piastrine) Omo/eterodimeri di 30 kDa legati da ponti disolfuro formati da catene A (16-18 kDa) e/o B (12 Kda) Chemiotassi, mitogenesi PDGFR&/PDGFR Kit SCF (fattore di crescita per le cellule staminali) Glicoproteina di 31-36 kDa. Precursore trasmembrana tagliato proteolitica- mente in forme solubili Proliferazione, differenziamento, mi- grazione e sopravvivenza di cellule ematopoietiche, melanociti e gameti ErbB-3/ErbB-4

Fattori di crescita e inibitori Ras

Fattori di crescita Inibitori Ras (valutazione dinica) La via di segnalazione coinvolge l'attivazione di diverse proteine in biologia molecolare, quindi l'industria farmaceutica è andata a valutare la possibilità del blocco della trasduzione del segnale in vari punti. Infatti esistono diverse tipologie di farmaci coinvolti nella proliferazione che agiscono a vari step. Farmaci che possono agire a livello iniziale della cascata cellulare o farmaci che possono bloccare le vie finali della cascata. · Proteina p53Vedremo alcune molecole che possono anche bloccare direttamente i recettori che vengono utilizzati nelle varie terapie. La differenza importante di tutte le classi di farmaci è che in base al loro sito di azione devono avere delle caratteristiche chimiche, per esempio devono attraversare la membrana plasmatica quindi essere lipofili. Quindi anche le caratteristiche chimiche del farmaco sono importanti per costruire un farmaco che vada direttamente a bloccare quella parte rispetto magari a molecole che bloccano recettori a livello extracellulare. In farmacologia è importante andare a vedere il bersaglio per sviluppare quel dato effetto.

Approcci farmacologici al controllo dei recettori

Approcci farmacologici al controllo dei recettori per i fattori di crescita Le proteine coinvolte nell'approccio farmacologico costituiscono i bersagli molecolari per la costruzione e produzione di composti farmacologici Posso essere: · Le proteine coinvolte nella trasduzione del segnale dei fattori di crescita costituiscono i bersagli molecolari per la costruzione di nuovi composti farmacologici con attività antineoplastica · Inibitori del legame al recettore: · Inibitori delle tirosin-chinasi · Anticorpi contro il recettore - Inibitori del legame al recettore (attività extracellulare) - Inibitori delle tirosin chinasi, sono intracellulari e bloccano i vari step, le varie vie intracellulari. - Anticorpi contro il recettore. Vedremo alcuni anticorpi usati nel trattamento antitumorale.

Inibitori dell'attività catalitica tirosin-chinasica

A) B (HO)n CN TIRFOSTINE-benzenemalonilnitrili B) SO2NH(CH2)2NHOC H C = C CN OH OH · Inibitori dell'attività catalitica tirosin-chinasica Alcuni sono approvati per l'uso clinico, altri sono ancora in fase di studio, altri sono stati interrotti nella fase clinica.

Fasi di sviluppo dei farmaci

Grafico: perché alcuni farmaci sono ritirati dal 12-4 Introduzione 11- Registrazione commercio? 10- Fase IV Sorveglianza post-marketing 1 9- Sviluppo Test clinici Fase III (uomo) Figura 1-1 Le fasi, il tempo necessario e la percentuale di successo che caratterizzano l'invenzione di nuovi farmaci. Vedi anche Tabella 1-1. Perchè non passano le fasi cliniche. Il farmaco 8 2 per essere commercializzato ha bisogno di 7. 2-5 Fase II 5-10 Fase I Valutazioni Anni avere sviluppo preclinico e clinico che riguarda 5 4 (animale) precliniche la tossicità, la capacità di avere un'attività 10-20 3 positiva sull'organismo. Passeremo dalla fase 2. valutazione, Ricerca di base Sintesi, 1- selezione di ricerca di base, in cui avremo la sintesi e la 0 10000-25 000 Numero di entità chimiche valutazione della tossicità del composto in fase pre-clinica, la ricerca di base in vitro e vivo, per passare poi alle valutazioni pre-cliniche sull' animale in vivo e si ha poi uno screening dei vari composti. Se all'inizio si testano migliaia di composti, si arriva alle pre cliniche con 10/20 composti, i migliori passano alle cliniche ovvero le fasi di sperimentazioni sull'uomo. Tutto questo porta alla registrazione e commercializzazione del farmaco. Le fasi cliniche sono 4 principali, 3 che utilizzano lo studio sull'uomo e la 4 che è definita sorveglianza post marketing ovvero la fase di farmacovigilanza, se ha varie reazioni avverse viene ritirato dal commercio (operazione ad opera delle agenzie del farmaco) e può ritornare in fase pre clinica.

Tirfostine e terapia anti-cancro

Una classe di farmaci importanti sono le tirfostine, sono inibitori dell'attività catalitica tirosin chinasica, sono tutti quei farmaci come imatinib e lapatinib (terminano tutti in -IB). Sono dei bersagli importanti per la terapia anti-cancro e sono i capostipiti delle prime terapie perché andavano ad inibire l'attività catalitica delle tirosin chinasi. Ci sono vari farmaci, importanti sono le tirfostine (non è necessario sapere i nomi specifici).