G proteini ile kenetli reseptörler
Download
Report
Transcript G proteini ile kenetli reseptörler
Reseptörler
ve
Doz Yanıt İlişkisi
Prof. Dr. Ç. Hakan KARADAĞ
Reseptör
Endojen maddelerin ya da ilaçların
bağlanarak etkilerini oluşturdukları
makromoleküllerdir.
John N. Langley (1852–1925)
P. Ehrlich (1854–1915)
İntraselüler reseptörler
1. Steroid hormon reseptörleri
2.
3.
4.
5.
Membranda yerleşmiş reseptörler
İntraselüler kısmı enzim etkinliği gösteren reseptörler (tirozin kinaz)
İntraselüler kısmı bir enzim ile kenetli reseptörler (tirozin kinaz)
Yapılarında iyon kanalı bulunduran reseptörler (iyonotropik reseptör)
G proteini ile kenetli reseptörler (metabotropik reseptör)
Steroid Reseptörünün Yapısı
İnhibitör protein
kompleksi (hsp90)
Hormon
Transkripsiyonu
aktive eden bölge
Hormon
bağlanma
bölgesi
DNA’ya
bağlanan
bölge
İntraselüler Yerleşimli Reseptör
Hormon Yanıt Elemanları (HRE)
Promoter
Hormon Yanıt
Elemanı (HRE)
Transkripsiyon
Başlangıç Kompleksi
Hormon ya da Efektör
Glukokortikoidler
Projestinler
Mineralokortikoidler
Androjenler
Estrojenler
Tiroid hormon
Retinoik asit
Vitamin D
HRE
GRE
PRE
MRE
ARE
ERE
TRE
RARE
VDRE
İntraselüler reseptörler
1. Steroid hormon reseptörleri
2.
3.
4.
5.
Membranda yerleşmiş reseptörler
İntraselüler kısmı enzim etkinliği gösteren reseptörler (tirozin kinaz)
İntraselüler kısmı bir enzim ile kenetli reseptörler (tirozin kinaz)
Yapılarında iyon kanalı bulunduran reseptörler (iyonotropik reseptör)
G proteini ile kenetli reseptörler (metabotropik reseptör)
İnsülin
Epidermal Büyüme Faktörü (EGF)
Trombosit Kaynaklı Büyüme Faktörü (PDGF)
Sinir Büyüme Faktörü (NGF)
İnsülin-benzeri Büyüme Faktörü-1 (IGF-1)
İntraselüler Kısmı Enzim Etkinliği
Gösteren Reseptör
İntraselüler reseptörler
1. Steroid hormon reseptörleri
2.
3.
4.
5.
Membranda yerleşmiş reseptörler
İntraselüler kısmı enzim etkinliği gösteren reseptörler (tirozin kinaz)
İntraselüler kısmı bir enzim ile kenetli reseptörler (tirozin kinaz)
Yapılarında iyon kanalı bulunduran reseptörler (iyonotropik reseptör)
G proteini ile kenetli reseptörler (metabotropik reseptör)
Büyüme hormonu
Eritropoietin
Sitokinler
Koloni stimüle edici faktörler
JAK : Janus kinase
STAT : Signal Transducers and Activators of Transcription
İntraselüler reseptörler
1. Steroid hormon reseptörleri
2.
3.
4.
5.
Membranda yerleşmiş reseptörler
İntraselüler kısmı enzim etkinliği gösteren reseptörler (tirozin kinaz)
İntraselüler kısmı bir enzim ile kenetli reseptörler (tirozin kinaz)
Yapılarında iyon kanalı bulunduran reseptörler (iyonotropik reseptör)
G proteini ile kenetli reseptörler (metabotropik reseptör)
Asetilkolin nikotinik
GABAA
Glutamat
(NMDA, AMPA)
Glisin
Eksitatör (EPSP)
Na+
Ca2+
İnhibitör (IPSP)
Cl-
İyon Kanalı ile Kenetli Reseptörler
İntraselüler reseptörler
1. Steroid hormon reseptörleri
2.
3.
4.
5.
Membranda yerleşmiş reseptörler
İntraselüler kısmı enzim etkinliği gösteren reseptörler (tirozin kinaz)
İntraselüler kısmı bir enzim ile kenetli reseptörler (tirozin kinaz)
Yapılarında iyon kanalı bulunduran reseptörler (iyonotropik reseptör)
G proteini ile kenetli reseptörler (metabotropik reseptör)
Adenilil siklaz aktivasyonu ve
hücre içinde sAMP artışı
PIP2 : Fosfatidil İnositol Bifosfat
DAG : Diasilgliserol
IP3 : İnositol Trifosfat
Fosfolipaz C aktivasyonu ve hücre
içinde inositol trifosfat (IP3) ve
diasilgliserol (DAG) artışı
Düzenleyici Protein Tipleri
Gs
Adenilil siklaz ↑
sAMP ↑
beta adrenerjik reseptörler
glukagon, histamin, serotonin
Gi1, Gi2, Gi3
Adenilil siklaz ↓
G0
?
?
SSS (spesifik olarak belirlenmemiş)
Golf
Adenilil siklaz ↑
Kokular
Gq
Fosfolipaz C ↑
IP3 ↑ DAG↑
asetilkolin (muskarinik), serotonin (5-HT1C), a1-adrenerjik reseptörler
Gt1, Gt2
sGMP fosfodiesteraz ↑
sGMP ↓
fotonlar (retinal hücrelerde rodopsin ve opsinler)
sAMP ↓
K+ kanallarının açılması
a2-adrenerjik reseptörler, asetilkolin (muskarinik), opioidler, serotonin
sAMP ↑
Sinyal Transdükleme Yanıtın Güçlendirilmesini
(Amplifikasyon) Sağlar
İntraselüler reseptörler
1. Steroid hormon reseptörleri
2.
3.
4.
5.
Membranda yerleşmiş reseptörler
İntraselüler kısmı enzim etkinliği gösteren reseptörler (tirozin kinaz)
İntraselüler kısmı bir enzim ile kenetli reseptörler (tirozin kinaz)
Yapılarında iyon kanalı bulunduran reseptörler (iyonotropik reseptör)
G proteini ile kenetli reseptörler (metabotropik reseptör)
Sinyal İletiminin Önemi
The Nobel Prize in
Physiology or
Medicine 1994
"for their discovery of G-proteins and the role of these proteins in
signal transduction in cells"
Alfred G. Gilman
Martin Rodbell
USA
USA
University of Texas,
Southwestern Medical Center
Dallas, TX, USA
National Institute of
Environmental Health Sciences
Research Triangle Park, NC,
USA
1941 -
1925 - 1998
Sinyal İletiminin Önemi
The Nobel Prize in
Physiology or
Medicine 2000
"signal transduction in the nervous system"
Arvid Carlsson
Paul
Greengard
Eric R Kandel
Sweden
USA
USA
Göteborg
University
Göteborg, Sweden
Rockefeller
University
New York, NY, USA
Columbia
University
New York, NY, USA
1923 -
1925 -
1929 -
İlaç – Reseptör Etkileşmesinin Kinetiği
ve
Doz – Yanıt İlişkisi
Agonist
Reseptöre bağlanarak bir etki oluşturabilen
maddelere agonist denir.
Antagonist
Ligand
Reseptöre bağlanan, doğrudan bir etki
oluşturmayan, ancak agonistin bağlanmasını
engelleyen maddelere antagonist denir.
Reseptöre bağlanabilen maddelere (agonist
ya da antagonist olabilir) ligand denir.
100
90
80
Yanıt (%)
70
100
90
50
40
30
80
20
70
Yanıt (%)
60
10
60
0
1,E-08
50
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
40
30
20
10
0
1E-08
1E-6
0.00001
0.0001
Konsantrasyon (M)
0.0005
0.001
1,E-04
1,E-03
pR pAR 1
k1 A R k1 AR
k1 A pR k1 pAR
k1 pAR
A pR
k1
k1
KD
k1
Disosiasyon sabitesi
A pR KD pAR
K D pAR
pR
A
pR 1 pAR
1 pAR
K D pAR
A
KD
pAR pAR 1
A
KD
1 pAR 1
A
K D A
1
A
pAR
Hill-Langmuir Eşitliği
A
pAR
A K D
Hill-Langmuir Eşitliği
A
pAR
A K D
Reseptörlerin yarısı işgal
edildiğinde denklem
ne duruma gelir?
Archibald Vivian Hill
1
A
2 A K D
2A A K D
A K D
Maksimum etkinin yarısına
erişildiğinde reseptörlerin yarısı
işgal edilmiş durumdadır.
Bu durumu sağlayan ilaç
konsantrasyonu değeri, ilacın
disosiasyon sabitesine eşittir.
(???)
100
Emaks (efikasite)
90
80
Yanıt (%)
70
60
50
40
EC50 : 1 x 10-6 M
pD2 : 6
30
20
10
0
1,E-08
EC50
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
1,E-04
1,E-03
100
90
90
80
80
70
70
60
60
Etki
Yanıt (%)
100
50
40
50
40
EC50
30
20
20
10
10
0
1,E-08
ED50
30
0
1,E-07
1,E-06
1,E-05
1,E-04
1,E-03
0
2
4
100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
40
30
10
12
50
40
30
TD50
20
8
Doz
100
Ölüm (%)
Toksik etki
Konsantrasyon
6
LD50
20
10
10
0
0
0
2
4
6
Doz
8
10
12
0
2
4
6
Doz
8
10
12
100
90
80
Gravimetrik güç
A>B>C
A
B
C
Yanıt (%)
70
Efikasite
A=B=C
60
50
40
30
20
10
0
1,E-08
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
1,E-04
1,E-03
100
90
80
Gravimetrik güç
D>A>B>C>E
A
B
C
Efikasite
A=B=C>D=E
Yanıt (%)
70
60
D
E
50
A, B ve C
tam agonist
40
30
D ve E
parsiyel agonist
20
10
0
1,E-08
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
1,E-04
1,E-03
100
90
80
Yanıt (%)
70
60
Parsiyel
Agonist
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Reseptör İşgal Oranı (%)
80
90
100
Parsiyel Agonist
Efikasitesi standart agonistten (tam agonistten)
daha düşük olan agonistlerdir.
1. Ortamda tam agonist yok iken agonist gibi davranır.
2. Ortamda tam agonist varken antagonist gibi davranır.
100
Agonist
90
80
Yanıt (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
1,E-08
Antagonist
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
1,E-04
1,E-03
Yedek Reseptörler
100
90
80
Yanıt (%)
70
60
Parsiyel
Agonist
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Reseptör İşgal Oranı (%)
80
90
100
Tolerans
Sürekli kullanılan ilaçlara karşı yanıtın
giderek azalmasıdır.
1. Biyokimyasal veya farmakokinetik tolerans
Otoindüksiyon
2. Farmakodinamik veya hücresel tolerans
Down-regulation
Up-regulation
Taşifilaksi
Toleransın çok çabuk gelişen şeklidir.
Akut toleransdır.
Taşifilaksiye yol açan maddeler genellikle vücutta
endojen bir maddeyi salıvererek etki oluştururlar.
Efedrin, tiramin, amfetamin vb.
Desensitizasyon da (duyarsızlama) bir taşifilaksi
şeklidir.
Desensitizasyon
Agonist ortamda bulunduğu halde yanıtın
azalması durumudur.
Olası Mekanizmalar
• Reseptör konformasyonunun bozulması
• Reseptör molekülünün kovalent modifikasyonu
• Sekestrasyon
• Reseptör-G protein kenetlenmesinin bozulması
• GTP-G proteini kenetlenmesinin bozulması
• İkinci ulak düzeyinde adaptif değişiklikler.
Antagonizma
1. Kimyasal antagonizma
kelat (şelat)
demir – desferrioksamin
2. Fizyolojik antagonizma
glukagon – insulin
3. Farmakolojik antagonizma
• Kompetitif antagonizma
• Kompetitif-olmayan antagonizma
Kompetitif antagonizma
100
90
80
+10-6M
Ant
Yanıt (%)
70
60
+10-5M
Ant
50
40
30
20
10
0
1,E-08
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
1,E-04
1,E-03
Kompetitif-olmayan antagonizma
100
90
80
Yanıt (%)
70
60
+10-6M
Ant
50
40
+10-5M
Ant
30
20
10
0
1,E-08
1,E-07
1,E-06
1,E-05
Konsantrasyon (log M)
1,E-04
1,E-03
1.00
1000 M
100 M
10 M
0.50
[agonist]
(M)
dose
ratio (r)
r–1
Log
[anta]
Log
[r –1]
0
1
-
-
-
-
10
6
6
5
-5
0.699
100
50
50
49
-4
1.690
1000
500
500
499
-3
2.698
0.25
3
0.00
0.01
0.1
1
10
100
1000 10000
Agonist concentration (M) (log scale)
Schild denklemi
log (r – 1) = log [B] – log KB
log (r-1)
'Response'
0.75
[anta]
(M)
Schild Grafiği
2
1
log KB (pA2)
0
-6.0 -5.5 -5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0
log [antagonist]
Heinz Otto Schild
1906 – 1984
KB değerinin negatif logaritması (-log KB) pA2 değerini verir.
Terapötik İndeks (Tİ)
LD50
ED50
Etki (%)
100
Terapötik Etki
Letal Doz
50%
Median Etkin Doz - ED50
doz (veya log doz)
Medyan Letal Doz - LD50
Minimum toksik
konsantrasyon
[C]p
plazma doruk
konsantrasyonu
GÜVENLİK ARALIĞI
Etkinin
başlama
süresi
(terapötik pencere)
Etki süresi
Etkinin maksimuma
erişme süresi
Zaman
Minimum etkin
konsantrasyon