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Quel degré d'influence les SNP ont-ils sur l'activité des ligands au niveau des récepteurs ?

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Je sais qu'en général, l'évolution tend à évoluer vers une certaine marge de manœuvre en ce qui concerne l'effet des polymorphismes sur la liaison des ligands endogènes, mais avec les ligands synthétiques, en particulier les molécules modernes sans lien structurel, la même chose reste-t-elle vraie ?

Je me suis particulièrement interrogé à ce sujet en ce qui concerne les agonistes biaisés avec une fonctionnalité sélective pour certaines voies activées par un récepteur par rapport à d'autres - une activité de ce degré de sélectivité ne serait-elle pas particulièrement vulnérable aux perturbations par les SNP ?

Hypothétiquement, un ligand activant préférentiellement la voie thérapeutique A mais pas une voie B hautement dangereuse d'un récepteur ABC serait-il un médicament viable ? Ou est-ce que ce serait le premier matériau « s'attendre à ce qu'il tue quelqu'un tôt ou tard » ?


Frontières en celluleet biologie du développement

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    Biologie cellulaire moléculaire. 4e édition.

    De nombreux récepteurs de surface cellulaire de mammifères différents sont couplés à une protéine G trimère transducteur de signal. Comme indiqué précédemment, la liaison du ligand à ces récepteurs active leur protéine G associée, qui active alors une enzyme effectrice pour générer un second messager intracellulaire (voir Figure 20-3a). Tous les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) contiennent sept régions membranaires avec leur segment N-terminal sur la face exoplasmique et leur segment C-terminal sur la face cytosolique de la membrane plasmique (Figure 20-10). Cette grande famille de récepteurs comprend des récepteurs activés par la lumière (rhodopsines) dans l'œil et littéralement des milliers de récepteurs odorants dans le nez des mammifères (Section 21.6), ainsi que de nombreux récepteurs pour diverses hormones et neurotransmetteurs (Section 21.5). Bien que ces récepteurs soient activés par différents ligands et puissent médier différentes réponses cellulaires, ils médient tous une voie de signalisation similaire (voir Figure 20-6).

    20-10

    Diagramme schématique de la structure générale des récepteurs liés à la protéine G – . Tous les récepteurs de ce type contiennent sept régions transmembranaires α-hélicoïdales. La boucle entre α les hélices 5 et 6, et dans certains cas la boucle (plus. )

    Pour illustrer le fonctionnement de cette classe importante de récepteurs, nous discutons de la structure et de la fonction des récepteurs des catécholamines qui se lient à l'épinéphrine et à la norépinéphrine et de leurs protéines G associées à la transduction du signal. Dans ce système récepteur, nous nous concentrons sur l'enzyme effectrice adénylyl cyclase, qui synthétise le second messager AMPc. Plus tard, nous décrivons comment d'autres récepteurs et d'autres protéines G permettent aux cellules d'intégrer les actions de différents types de récepteurs, de modifier d'autres enzymes, de contrôler les processus métaboliques essentiels et de modifier l'expression des gènes.


    Introduction au système du complément

    Évolution du complément

    Le système du complément des mammifères comprend plus de 50 protéines associées aux fluides et aux membranes qui contrôlent de multiples aspects de la physiologie et de l'immunité (Hajishengallis et al., 2017). Le système du complément est classiquement associé à une réponse rapide aux micro-organismes envahisseurs, qui sont soit opsonisés soit directement lysés par la cascade protéolytique des protéines du complément, résultant de la génération d'un complexe d'attaque membranaire lytique (MAC). Le complément est un élément central du système immunitaire et se trouve (sous des formes moins complexes) chez des invertébrés aussi anciens que les coraux, les méduses et les anémones de mer (phylum Cnidaria), une suggestion que le complément peut avoir son origine près de l'apparition d'organismes multicellulaires (Dishaw et al., 2005 Zhang et Cui, 2014). Le complément est également présent chez les invertébrés tels que les escargots et les palourdes (phylum Mollusca), les insectes et les arachnides (phylum Arthropoda) et dans l'amphioxus (phylum Chordata) (Dodds et Matsushita, 2007 Prado-Alvarez et al., 2009 Sekiguchi et Nonaka, 2015 ). Chez les vertébrés, des versions du complément ressemblant au système des mammifères se trouvent chez les poissons à mâchoires, tels que le poisson zèbre, dans lesquels des recherches sur la fonction et l'évolution du complément peuvent être effectuées (Zhang et Cui, 2014). Bien que découverte en premier, la voie classique (voir la section La cascade du complément) est la dernière en termes d'évolution, car elle est étroitement associée à la fonction des anticorps IgM et IgG. Au lieu de cela, le système ancestral du complément reposait probablement sur l'action combinée de versions prototypes de la protéine du complément C3, du facteur B et d'une protéase (Nakao et Somamoto, 2016). Fait intéressant, le complément chez les invertébrés et les vertébrés ancestraux manque d'activité cytolytique, ce qui suggère que l'opsonisation était le rôle central du complément chez ces animaux et que la cytolyse médiée par le complément est apparue plus tard (Dodds et Matsushita, 2007 Nonaka, 2014).

    La cascade du complément

    Le système du complément chez les mammifères possède trois voies principales : la classique, la lectine et la voie alternative (Figure 1) (Densen et Ram, 2015). La voie classique est initiée par la protéine du complément C1q, qui peut se lier aux régions Fc des complexes immuns IgM et IgG, mais aussi à une variété d'antigènes directement grâce à ses capacités de reconnaissance de formes (Kouser et al., 2015). La liaison de C1q conduit à l'activation des protéases C1r et C1s associées à C1q, qui à leur tour cliveront C4 et C2 disponibles dans les fluides extracellulaires. Le clivage de C4 génère C4b, qui se lie de manière covalente aux molécules à proximité des protéases Cl actives, s'associant de manière stable aux antigènes voisins et aux anticorps. Le fragment de clivage C2 C2a s'associe à C4b pour former la convertase C3, l'étape centrale de l'activation du complément. La convertase C3 clivera des milliers de molécules C3, présentes en abondance dans le sang, en le fragment C3b hautement réactif qui s'associe de manière covalente aux molécules voisines et opsonise efficacement la cible (Cooper, 1985). De plus, à cette étape se produit la libération de l'autre fragment produit lors du clivage de C3, l'anaphylatoxine soluble C3a, qui possède des propriétés pro-inflammatoires par interaction avec son récepteur couplé à la protéine G (RCPG). Par la suite, la liaison de C3b aux convertases C3 in situ conduit à la formation des convertases C5, qui sont responsables du clivage de C5 en C5b et C5a. Comme précédemment, C5b s'associe à la cible, bien que de manière non covalente, alors que C5a agit comme une anaphylatoxine. Les composants restants de la cascade du complément C6, C7, C8 et C9 s'associeront séquentiellement au C5b lié à la cible pour former le MAC, qui est un pore doté de propriétés cytolytiques. À sa configuration finale, le MAC est composé d'une copie de C5b, C6, C7 et C8 et jusqu'à 18 copies de C9, qui constituent la majeure partie du pore MAC (Müller-Eberhard, 1986 Merle et al., 2015). La voie de la lectine diffère de la voie classique principalement parce qu'elle est entraînée par la lectine liant le mannose (MBL) et les ficolines (Figure 1). De manière analogue à C1q, ils se lient aux antigènes pour initier la cascade du complément, mais dans ce cas, les antigènes sont des glucides tels que le mannose, le glucose et la N-acétyl-glucosamine (Holers, 2014 Merle et al., 2015). La liaison de la MBL aux sucres sur les membranes microbiennes conduit à l'activation des protéases sériques associées à la MBL (MASP) 1 et 2, qui, structurellement et fonctionnellement similaires à C1r et C1, initieront le clivage de C4 et C2 pour former la convertase C3 et libérer le complément en cascade.

    Figure 1. Représentation schématique du système du complément humain, qui possède trois voies principales : la classique, la lectine et la voie alternative. Les ciseaux indiquent le clivage protéolytique. FB, facteur B FD, facteur D MAC, complexe d'attaque membranaire MASP, protéase sérique MBL associée à la MBL, lectine liant le mannose.

    La cascade du complément peut également être initiée spontanément par C3, la voie dite alternative (Figure 1). Dans la phase fluide, C3 peut subir une hydrolyse spontanée à faible vitesse, ou “tick-over,” pour donner C3(H2O) (Holers, 2014 Hajishengallis et al., 2017). Cette forme peut se lier au facteur B qui, lorsqu'il est clivé par le facteur D de protéase, produit une convertase C3 en phase fluide [C3(H2O)Bb]. Cette enzyme produit du C3b en solution, qui peut se déposer sur les surfaces proches et se complexer avec davantage de facteur B, formant ainsi la C3 convertase de la voie alternative (C3bBb). Il est important de mentionner que cette cascade est de courte durée et insuffisante pour favoriser l'activation complète du complément. Pour cela, la voie alternative nécessite la properdine, une protéine dérivée des phagocytes qui stabilise C3bBb et lui permet de cliver C3 assez longtemps pour entrer dans la phase d'amplification de l'activation du complément. Fait intéressant, la voie alternative ne nécessite pas d'anticorps pour l'initiation, cependant, la présence d'anticorps, de polysaccharides, de lipopolysaccharides (LPS), de bulles de gaz, d'hème et de properdine sont tous connus pour faciliter son activation. De plus, la voie alternative contribue à l'activation complète du complément via toutes les voies (par exemple, classique et lectine) en fournissant une boucle d'amplification “, dans laquelle C3b déposé forme en continu de nouvelles convertases C3 en se liant au facteur B. Cela augmente considérablement l'activité en cascade et est associée à ses effets in vivo, y compris les lésions médiées par le complément (Holers, 2014 Hajishengallis et al., 2017).

    Règlement complémentaire

    Compte tenu de la forte concentration de composants du complément dans le sérum et de la capacité de la cascade à s'auto-amplifier, un certain nombre de mécanismes et de molécules inhibiteurs ont été développés tout au long de l'évolution afin de réguler les effets du complément sur les cellules hôtes (Ricklin et al., 2010 Holers, 2014 Densen et Ram, 2015 Merle et al., 2015). L'initiation de la cascade est régulée par l'inhibiteur C1 (C1-INH/SERPIN 1), qui inactive les protéases C1 et les dissocie de C1q. En outre, C1-INH inhibe plusieurs autres protéases, y compris les MASP, régulant ainsi la voie de la lectine. Il convient de noter que les convertases C3 sont instables et subissent une désintégration spontanée, arrêtant la cascade à moins que des stimuli ne soient présents. Il existe plusieurs molécules solubles qui accélèrent la désactivation des convertases, à savoir : le facteur I, une protéase qui clive C3b en la forme enzymatiquement inactive iC3b le facteur H, qui accélère la dissociation de Bb des convertases C3 et facilite le clivage du facteur I de C3b protéine de liaison C4 (C4BP), qui stimule la dissociation de C2a de C4b (convertase C3 classique) et agit également comme cofacteur pour le clivage médié par le facteur I de C4b en iC4b. De plus, les protéines solubles clusterine (SP-40) et vitronectine (protéine S) se lient aux complexes C5b-C9 naissants et inhibent l'assemblage MAC. Il est important de noter que l'activité des anaphylatoxines C3a et C5a est régulée par le clivage par la carboxypeptidase-N, une métalloprotéase à zinc plasmatique, qui clive un résidu d'arginine C-terminal qui réduit considérablement les effets inflammatoires des anaphylatoxines. Il existe également un certain nombre d'inhibiteurs du complément associés à la membrane. Ils servent à limiter les effets délétères d'une activation excessive du complément, mais offrent également un moyen de séparer les cellules hôtes saines des autres cibles du complément, telles que les micro-organismes, les cellules mortes et les cristaux, qui n'expriment le plus souvent pas d'inhibiteurs du complément. Ceux-ci incluent : La protéine cofacteur membranaire (MCP, CD46), qui se lie aux fragments C3b et C4b et stimule le clivage médié par le facteur I Le facteur d'accélération de la décroissance (DAF, CD55), qui dissocie les convertases C3 en se liant à C3b et C4b CR1 (CD35) , qui partage à la fois les activités de dissociation et de cofacteur de MCP et DAF et CD59, qui lie C8 et C9 pour empêcher l'assemblage MAC.

    Maladies et thérapies associées au complément

    Compte tenu de son origine ancienne et de sa large portée, il n'est pas surprenant que le complément régule les aspects centraux de la physiologie et de l'immunité. Les déficiences du système du complément prédisposent les individus à des infections récurrentes sévères et à une incidence plus élevée de troubles auto-immuns comme le lupus érythémateux disséminé (LED) (Ricklin et al., 2010 Holers, 2014). À l'inverse, des déficiences en protéines régulatrices du complément DAF, MCP et facteur H conduisent à une hémoglobinurie paroxystique nocturne et à un syndrome hémolytique et urémique atypique, conditions dans lesquelles le complément attaque et détruit respectivement les globules rouges et les cellules endothéliales. De plus, l'activation du complément a été impliquée dans la progression de la polyarthrite rhumatoïde et de la maladie d'Alzheimer, induite respectivement par la reconnaissance de complexes immuns dans les articulations et les dépôts amyloïdes dans le cerveau. Fait intéressant, il a été démontré récemment que les variantes du gène du complément contrôlent également l'incidence des troubles entre les hommes et les femmes (Kamitaki et al., 2020). Il a été montré que des niveaux plus élevés de C4 et C3 chez les hommes sont corrélés à leur risque plus élevé de développer la schizophrénie, tandis que les niveaux plus faibles de ces protéines chez les femmes sont corrélés à leur prédisposition substantielle à développer un LED. De même, un certain nombre de traitements ciblant les maladies médiées par le complément ont été développés et sont actuellement en cours d'essais cliniques (Ricklin et al., 2019). Les inhibiteurs du complément sont évalués dans diverses maladies rénales (Zipfel et al., 2019), lésions cérébrales et troubles neurodégénératifs (Brennan et al., 2016), maladies rhumatismales (LED et polyarthrite rhumatoïde) (Trouw et al., 2017) , et la transplantation (Biglarnia et al., 2018 Thorgersen et al., 2019). Notamment, Eculizumab et Ravulizumab (anticorps monoclonaux anti-C5), CCX168 (antagoniste du récepteur C5aR), C1-INH purifié/recombiné et AMY-101 (inhibiteur de clivage C3) ont fait l'objet d'essais de phase II/III réussis pour plusieurs maladies. Pour un examen approfondi des inhibiteurs du complément dans les essais cliniques, voir (Mastellos et al., 2019).

    Bien que le complément soit une cascade auto-entretenue avec des fonctions effectrices, les effets biologiques du complément dépendent largement des récepteurs du complément. Les récepteurs du complément sont fonctionnellement et structurellement divers, ce qui va de pair avec leurs rôles variés dans l'activation, le recrutement, l'adhésion et la phagocytose des leucocytes. Cet article vise à passer en revue la pléthore d'informations sur le rôle des récepteurs du complément dans ces fonctions, en mettant l'accent sur l'expression des récepteurs, la structure et la reconnaissance des ligands, et les connexions aux fonctions effectrices dans les leucocytes et les maladies humaines.


    Ligands récepteurs Fcγ

    Immunoglobulines

    La complexité de la famille FcγR se reflète dans la présence de quatre sous-classes d'IgG différentes chez l'homme (IgG1-IgG4) et chez la souris (IgG1, IgG2a/c, IgG2b et IgG3), qui se lient avec une affinité et une spécificité variables à différents Fc& #x003b3R via la portion Fc des IgG. Dans l'ensemble, chez l'homme, les IgG1 et IgG3 sont les sous-classes d'IgG les plus pro-inflammatoires, et chez la souris, les IgG2a et IgG2b sont les molécules d'IgG les plus pro-inflammatoires. FcγR varient dans leur affinité pour les IgG. FcγRI est le seul récepteur de haute affinité chez l'homme et chez la souris, en particulier en ce qui concerne la liaison des IgG1 et IgG3 chez l'homme ou IgG2a chez la souris. Tous les autres FcγR ont une affinité 100� fois inférieure et présentent une spécificité de sous-classe IgG plus large. L'affinité de liaison relative des sous-classes d'IgG de souris et humaines à la souris et à l'humain FcγR est indiquée dans le tableau 2 10 . La nature de faible affinité de la liaison des IgG à la plupart des protéines Fc&# x003b3R remplit une fonction importante en ce qu'elle empêche la liaison par les molécules d'anticorps monomériques qui sont toujours présentes à des niveaux élevés dans la circulation, évitant ainsi l'activation potentielle non spécifique de pro -réponses inflammatoires. En revanche, le Fc de haute affinité est constamment saturé de ligand. Cependant, comme cela a été décrit pour la liaison des IgE au FcεRI de haute affinité, l'activation cellulaire ne s'ensuit qu'après que les récepteurs FcγRI aient été réticulés par l'antigène. Compte tenu de l'existence à la fois d'activation et d'inhibition de FcγR, et des affinités variables pour les sous-classes d'IgG, le résumé des actions in vivo des tandems IgG-FcγR peut être difficile à prédire. Pour faire face à cette complexité, le rapport des affinités d'une sous-classe d'IgG donnée pour les récepteurs activateurs par rapport aux récepteurs inhibiteurs a été appelé le rapport A/I et il est apparu comme une valeur prédictive utile pour l'activité d'une sous-classe d'IgG spécifique in vivo. 1𠄳 .

    Tableau 2

    Affinité de liaison entre les sous-classes d'IgG et les récepteurs Fcγ 10 .

    HumainSouris
    IgG1234IgG12a2b3
    ActivationFcγRIhauterienhautehauteFcγRIrienhautemeuglertrès lent
    FcγRIIAmeuglermeuglermeuglermeugler
    FcγRIICmeuglertrès lentmeuglermeugler
    FcγRIIIAmeuglertrès lentmeuglermeuglerFcγRIIImeuglermeuglermeuglerrien
    FcγRIIIBmeuglerrienmeuglermeugler
    FcγRIVrienhautehauterien
    InhibiteurFcγRIIBmeuglertrès lentmeuglermeuglerFcγRIIBmeuglermeuglermeuglerrien

    Pentraxines

    En plus des IgG, la protéine C-réactive du réactif de phase aiguë (CRP) est un ligand pour FcγR. La CRP est produite principalement par le foie en réponse à une variété d'états pathologiques comprenant l'inflammation, l'infection et le traumatisme. La CRP est un membre de la famille des protéines pentraxine, et elle a été décrite à l'origine comme une protéine qui se lie au polysaccharide C de la paroi cellulaire des pneumocoques. La protéine est constituée de cinq sous-unités identiques de 23 kDa associées de manière non covalente dans un disque pentamérique plat. Le stimulus principal pour la synthèse hépatocytaire et la sécrétion de CRP est la cytokine pro-inflammatoire interleukine (IL)-6. Les taux circulants de CRP peuvent être multipliés par 500 dans les 24 à 48 heures suivant le début d'un processus inflammatoire. La CRP s'est initialement avérée servir d'opsonine, se liant aux micro-organismes pathogènes et médiant la phagocytose des érythrocytes sensibilisés. La CRP active également le complément en se liant à C1q, et des études chez la souris indiquent qu'elle protège contre l'infection et le développement de l'auto-immunité. Les niveaux de CRP sont souvent utilisés en clinique comme indicateur d'infection et/ou d'inflammation 11�.

    En plus du foie étant une source de CRP, le transcrit de la pentraxine a été détecté dans les lésions athérosclérotiques humaines, avec des niveaux d'ARNm 10 fois plus élevés dans les plaques que dans les artères normales 15 . Le transcrit de la CRP a également été détecté dans des zones d'hyperplasie myointimale dans un modèle de greffe artérioveineuse porcine 16 . L'expression de la CRP a été démontrée dans les cellules endothéliales, en particulier lors d'un traitement avec un milieu conditionné par des macrophages 17 ou du cholestérol à lipoprotéines de basse densité électronégatif 18 . Dans le muscle lisse vasculaire, l'angiotensine II, l'endothéline-1 et l'homocystéine favorisent l'expression de la CRP 19&# x0201321 . Le tissu adipeux peut être une source importante supplémentaire de CRP puisque l'ARNm est détectable dans le tissu adipeux humain, où il est exprimé à la fois dans les adipocytes et les cellules stromales 22,23. L'ARNm de la CRP est augmenté dans le tissu adipeux des individus obèses par rapport aux témoins et il est régulé à la hausse in vitro dans les explants de tissu adipeux par le LPS ou l'IL-6 24 .

    En ce qui concerne les formes de CRP qui ont un impact sur le système cardiovasculaire, il est controversé de savoir si les actions potentielles de la pentraxine pertinentes pour la santé cardiovasculaire sont médiées par la CRP native, pentamérique ou monomérique (m)CRP. Dans certaines études, il a été rapporté que la mCRP est détectée dans les vaisseaux sanguins humains normaux et dans les tissus enflammés, d'autres encore indiquent que la mCRP est déposée dans les plaques athéroscléreuses humaines mais pas dans les vaisseaux sains, et que la CRP pentamérique n'est pas détectable dans les deux vaisseaux sanguins sains ou malades 28 . Il a été rapporté que la mCRP favorise un phénotype pro-inflammatoire dans les cellules endothéliales en culture. Cependant, lors d'études antérieures, les actions de la mCRP sur les cellules endothéliales ont été modifiées par l'anticorps bloquant anti-CD16 (FcγRIII) et non par l'anticorps anti-FcγRII 29 , mais des études génétiques chez la souris indiquent que FcγRIIB est impliqué de manière critique dans les actions de CRP endogène sur l'endothélium 30 . En outre, il existe un rapport récent selon lequel la mCRP médie en fait les réponses dans les cellules endothéliales humaines via l'insertion de la membrane plasmique plutôt qu'en se liant aux Fc de surface 31 . En outre, il a été démontré que la CRP native altère la fonction endothéliale in vivo, alors que la mCRP ne le fait pas 32 . Les plaquettes activées dissocient la CRP pentamérique de la mCRP via la lysophosphatidylcholine qui n'est présente que sur les plaquettes activées 28, ce qui suggère qu'il peut rester difficile de déterminer définitivement quelle forme de CRP a un impact sur le système cardiovasculaire in vivo.

    Il a été initialement déterminé que la CRP se lie au récepteur de haute affinité pour les IgG, FcγRI, dans les monocytes humains et les cellules COS-7 transfectées 33,34. FcγRIIA, qui est un récepteur de faible affinité pour les IgG, est également un récepteur de CRP de haute affinité 35,36. FcγR ont en outre été identifiés comme des récepteurs CRP dans les leucocytes de souris à l'aide de lignées knock-out dépourvues de cellules sanguines FcγR provenant de souris à chaîne γ −/− présentaient moins de liaison CRP que les témoins, FcγRIIB −/&# Les souris x02212 avaient également une liaison CRP diminuée, et aucune liaison CRP n'a été observée dans les leucocytes de souris doublement déficientes 37 . Un rôle pour FcγRIII dans la liaison CRP est moins probable puisque les cellules NK des humains et des souris, qui expriment FcγRIII comme leur seul FcγR, présentent une liaison CRP négligeable 36 . Ainsi, chez les humains et les souris, FcγRI et FcγRII servent très probablement de récepteurs majeurs pour la CRP. La pentraxine structurellement similaire, le composant P amyloïde sérique (SAP), qui est le réactif de phase aiguë équivalent à la CRP chez la souris, se lie également au FcγR, y compris FcγRII 38 . Des études structurelles de la liaison pentraxine-FcγR ont démontré que la base moléculaire de la reconnaissance de FcγR est conservée entre la CRP, SAP et IgG39.


    4. Signalisation à médiation endocannabinoïde

    Le niveau basal de 2-AG est environ 1000 fois plus élevé que l'AEA dans le cerveau. Grâce à des manipulations pharmacologiques, le métabolisme altéré du 2-AG, mais pas de l'AEA, exerce des effets remarquables sur la signalisation rétrograde à médiation endocannabinoïde (Figure 1). Compte tenu de ces faits, il est proposé que le 2-AG soit le principal ligand endogène des CBR dans le système nerveux central (SNC) [32,34,35]. Cependant, il a été démontré que l'AEA active TRPV1, inhibe indépendamment les canaux Ca 2+ de type l, ainsi que régule négativement la biosynthèse de 2-AG et les effets physiologiques dans le striatum, soulignant son rôle essentiel dans la régulation de la transmission synaptique [39].

    Schéma simplifié représentant la transmission synaptique médiée par la signalisation rétrograde endocannabinoïde. Les endocannabinoïdes sont produits à partir des terminaisons postsynaptiques lors de l'activation neuronale. Comme les deux principaux endocannabinoïdes indiqués dans le schéma, le 2-arachidonolglycérol (2-AG) est biosynthétisé à partir du diacylglycérol (DAG) par la diacylglycérol lipase-α (DAGLα), et l'anandamide (AEA) est synthétisé à partir de N-acyl-phosphatidyléthanolamine (NAPE) par la phospholipase D spécifique de NAPE (NAPE-PLD). En tant que lipides, les endocannabinoïdes, principalement le 2-AG, traversent facilement la membrane et voyagent de manière rétrograde pour activer les CB1R situés dans les terminaisons présynaptiques. Les CB1R activés inhiberont alors la libération des neurotransmetteurs (NT) en supprimant l'afflux de calcium. Le 2-AG est également capable d'activer les CB1R situés dans les astrocytes, conduisant à la libération de glutamate. Le 2-AG supplémentaire dans la fente synaptique est absorbé dans les terminaisons présynaptiques, via un mécanisme encore peu clair, et dégradé en acide arachidonique (AA) et en glycérol par la monoacylglycérol lipase (MAGL). D'autre part, l'AEA, synthétisée dans le terminal postsynaptique, active le CB1R intracellulaire et d'autres cibles non-CBR, telles que le récepteur potentiel transitoire de la sous-famille V du canal cationique 1 (TRPV1). Bien que la signalisation rétrograde endocannabinoïde soit principalement médiée par le 2-AG, l'AEA peut également activer les CB1R présynaptiques. L'acide gras amide hydrolase (FAAH) se trouve principalement dans les terminaisons postsynaptiques et est responsable de la dégradation de l'AEA en AA et en éthanolamine (EtNH2). Bien que la NAPE-PLD soit exprimée dans les terminaisons présynaptiques de plusieurs régions du cerveau, il n'est pas encore clair si l'AEA est responsable de la signalisation antérograde dans le système endocannabinoïde. Notez qu'il existe des voies alternatives pour le métabolisme des endocannabinoïdes, en fonction de la région du cerveau et des conditions physiologiques. Les flèches fines indiquent le processus enzymatique, les flèches épaisses indiquent la translocation, la flèche émoussée indique l'inhibition.

    La première preuve concluante soutenant la signalisation endocannabinoïde rétrograde est venue de l'observation de la suppression de l'inhibition (DSI)/excitation (DSE) induite par la dépolarisation [9,33,40]. Plus tard, il a été découvert que le système endocannabinoïde est impliqué non seulement dans la dépression à court terme, mais aussi dans la dépression à long terme (LTD) au niveau des synapses excitatrices et inhibitrices [9,33]. Depuis lors, le système endocannabinoïde est devenu le système de signalisation rétrograde le plus étudié dans le cerveau.

    Dans la plupart des cas, la signalisation rétrograde médiée par les endocannabinoïdes commence par la production de 2-AG, en réponse à une augmentation de la concentration intracellulaire de Ca 2+ et/ou de G activéq/11-récepteurs couplés [9,33,40]. Le 2-AG est ensuite libéré dans et traverse l'espace extracellulaire, via un mécanisme pas encore complètement élucidé, et arrive à la terminaison présynaptique où il se lie au CB1R. Le CB1R activé supprime la libération du neurotransmetteur de deux manières : premièrement, en inhibant les canaux Ca 2+ voltage-dépendants, qui réduisent l'afflux présynaptique de Ca 2+, deuxièmement, en inhibant l'adénylyl cyclase (AC) et la voie suivante cAMP/PKA, qui est impliquée dans LTD [9,33,40]. La terminaison de la signalisation nécessite la dégradation de la 2-AG par MAGL, qui est exprimée dans les terminaisons synaptiques sélectives et les cellules gliales [9,33,35].

    Il a été démontré que l'AEA contribue à la transmission synaptique médiée par les endocannabinoïdes de plusieurs manières. L'AEA est un agoniste complet de TRPV1, qui est censé participer à la signalisation endocannabinoïde [32]. Une LTD médiée par l'AEA (probablement via un mécanisme dépendant de TRPV1) a été rapportée dans plusieurs études [41,42,43,44,45]. Le recrutement différentiel de 2-AG et d'AEA par divers types d'activité présynaptique a été décrit dans l'amygdale étendue [42]. L'AEA régule négativement le métabolisme du 2-AG, dont l'effet peut être mimé par l'activation de TRPV1 [39]. Il existe également des preuves soutenant un rôle tonique de l'AEA en tant qu'endocannabinoïde, car le blocage chronique de FAAH conduit à un agonisme constant du système endocannabinoïde sans réduire l'expression de CB1R, ce qui est opposé à l'antagonisme de MAGL [46].

    Les endocannabinoïdes sont fortement impliqués dans la suppression de la transmission synaptique à travers de multiples mécanismes, indépendamment de la nature synaptique ou de la durée de transmission [9,33]. Une auto-inhibition dépendante de CB1R dans les neurones postsynaptiques a été observée dans une sous-population d'interneurones néocorticaux et de neurones pyramidaux, ainsi que dans les neurones CA1 de l'hippocampe [47,48,49,50]. Les preuves accumulées soutiennent la communication à médiation endocannabinoïde entre les neurones et la microglie [51,52,53]. Des études antérieures ont montré que les cellules microgliales et les astrocytes sont capables de produire leur propre 2-AG ou AEA, bien qu'il ne soit pas encore clair si ces endocannabinoïdes sont impliqués dans la modulation de la transmission synaptique [54].

    En revanche, bien que des études aient montré la présence de CB2R dans le cerveau, le rôle de CB2R dans la transmission synaptique à médiation endocannabinoïde est encore largement insaisissable [55,56,57]. Une étude récente a rapporté que dans les neurones pyramidaux corticaux médians préfrontaux, le CB2R intracellulaire réduit l'activation neuronale par l'ouverture de canaux chlorure activés par le Ca 2+, suggérant son implication dans la régulation de l'activité neuronale [58].


    Ligands, récepteurs et protéines de liaison du facteur de croissance analogue à l'insuline en thérapie

    Les principaux obstacles au traitement des cancers établis sont la résistance relative à la chimiothérapie et aux radiations des cellules tumorales, et l'index thérapeutique étroit qui limite les effets bénéfiques relatifs de ces traitements en raison de la toxicité pour les tissus normaux. L'expression différentielle des composants du système IGF dans les tumeurs par rapport aux tissus normaux fait de ce système une cible attrayante pour une intervention thérapeutique. Plusieurs approches expérimentales ont été adoptées qui soutiennent collectivement et fortement de tels développements thérapeutiques, notamment la culture de cellules cancéreuses, les xénogreffes chez la souris et les modèles génétiques de souris. Cependant, toutes les approches ont des limites. L'interprétation des données dérivées de lignées cellulaires transformées en culture est compliquée par l'utilisation de conditions non physiologiques telles que décrites ci-dessus - par exemple, l'ajout exogène excessif de la surexpression de ligands de récepteurs recombinants, le manque relatif de contrôles génétiques et l'utilisation de clones cellulaires immortalisés mal caractérisé en ce qui concerne les mutations simultanées des composants de signalisation en aval. Modification de la signalisation de l'IGF-IR par l'ajout d'anticorps neutralisants, d'IGF-IR dominant négatif et soluble, d'un excès de protéines de liaison spécifiques et d'une expression d'ARN antisens - il a été démontré que tous réduisaient la prolifération des cellules tumorales et la survie des cellules 60 , 61 . Des expériences récentes utilisant des inhibiteurs de kinase IGF-IR nouvellement développés (NVP-ADW742 et NVP-AEW541) ont montré des résultats similaires, avec une différence d'environ 1 log de l'IC50 par rapport à l'IGF-IR (∼ 0,1 µ M ) par rapport à l'IR (∼ 2,5 µ M ). La preuve la plus convaincante provient des lignées cellulaires humaines de myélome multiple, où l'inhibition de l'IGF-IR kinase a modifié l'expression d'un nombre important de gènes impliqués dans le cycle cellulaire et les réponses de survie cellulaire, principalement dans le contexte d'une surexpression délibérée de l'IGF-IR dans cellules tumorales 49 , 62 , 63 . Même si les études à agent unique montrent des avantages thérapeutiques potentiels, de telles approches sensibilisent également les cellules tumorales à l'apoptose induite par les agents chimiothérapeutiques 64 . De plus, les cibles des voies en aval telles que l'inhibition de mTOR et de PKB par la rapamycine peuvent modifier la survie des cellules tumorales, la croissance et la sensibilité à la chimiothérapie in vivo 65 . Une modification moins évidente de la signalisation de l'IGF provient également de la modification de l'apport de ligand, telle que l'inhibition de la liaison des protéines protéases 28 .

    Des essais humains avec des molécules candidates sont nécessaires avant l'application clinique complète de thérapies dirigées contre le système IGF. Un certain nombre de défis subsistent et pourraient nécessiter une enquête plus approfondie. L'acquisition de résistance dans les tumeurs est un problème qui peut être rencontré avec la thérapie du système IGF, car le gain de fonction des composants en aval pourrait rendre les cellules résistantes aux interventions, par exemple les mutations PTEN. De plus, la spécificité du ligand et du récepteur peut devoir être optimisée, car la perturbation de la signalisation IGF-I peut avoir des conséquences sur la croissance, et la réaction croisée IR peut induire une intolérance au glucose. Bien que les premiers rapports soient encourageants en ce qui concerne la réactivité croisée entre l'IGF-IR et l'IR, les inhibiteurs de petites molécules ciblant le principal site de liaison à l'ATP du domaine TK cytoplasmique tentent en fait de discriminer entre les deux systèmes de signalisation sur un site où il y a l'homologie la plus structurale. The specificity is thus questionable in this case, but this should not deter us from further exploitation of the differences between IGFs and insulin signalling in tumour prevention and treatment, such as the ligands themselves, the cytoplasmic domains of the receptors, the IGFBPs, IGF-IIR, and specific preferences in downstream signalling molecules.


    Signal Transduction Cascades of Biochemical Reaction Cycles: Sensitivity Amplification

    Downstream of GPCRs and their direct activation targets, such as G proteins and arrestins, signals that are initiated at the cell surface are transduced via cascades of covalent-modification cycli, among other processes. The best understood cascade of covalent-modification cycles is the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade, involving three covalent-modification processes in sequence (Morrison, 2012). GPCRs activate the ERK, c-Jun N-terminal kinase, and p38 MAPK cascades using spatially and temporally distinct pathways that are dependent on either G proteins or ??-arrestins (DeWire et al., 2007). Direct MAPK activation via G?? is transient, ??-arrestin independent, and can involve PKC activity (Goldsmith and Dhanasekaran, 2007). The other pathway leading to MAPK activation is triggered by the recruitment of ??-arrestins as scaffolding molecules (Lefkowitz and Shenoy, 2005 Goldsmith and Dhanasekaran, 2007). Pour ??-arrestin–mediated ERK signaling, ??-arrestins scaffold all three MAPK cascade kinases, Raf, MEK, and ERK (DeFea et al., 2000). Parce que ??-arrestins interact with components of the clathrin-mediated endocytic pathway, GPCRs bound to ??-arrestins are targeted to clathrin-coated pits. For different GPCRs, ??-arrestins either rapidly dissociate and receptors recycle to the plasma membrane, or GPCR-??-arrestin complexes stay together on the surface of endocytic vesicles. In either case, ??-arrestin scaffolds mediate activation of multiple signaling proteins (such as the tyrosine kinase Src and MAPK cascades), thereby displaying a novel role of signal transducers in addition to their classic function of GPCR signaling attenuation (Kholodenko, 2002). Strikingly, only ERK molecules that are stimulated via G protein–dependent pathways translocate into the nucleus, leading to transcriptional activation and DNA synthesis, whereas active ERK molecules generated via ??-arrestins accumulated on endosomal vesicles are entirely retained in the cytoplasm (Ahn et al., 2004). Not only are the MAPK cascades that are activated via G proteins or ??-arrestins spatially separated, but their temporal activation profiles are also remarkably different. In human embryonic kidney-293 cells, G protein–dependent ERK1/2 activation is transient, rapidly reaching a peak at about 2 minutes and descending to low levels after about 10 minutes after stimulation, whereas activation via ??-arrestins is sustained until at least 90 minutes (Ahn et al., 2004). Different spatiotemporal patterns of ERK stimulation via G proteins or ??-arrestins entail distinct functional outcomes at the level of downstream ERK substrates. A decrease in G protein–dependent ERK stimulation due to increased expression of ??-arrestins inhibits ERK-mediated phosphorylation of transcription factors, such as ELK-1, whereas ??-arrestin–mediated ERK signaling induces cell motility phenotype, which is associated with the rearrangement of cytoskeleton, membrane ruffling, and chemotaxis caused by prolonged activation and retention of active ERK in the cytoplasm.

    The same principle of ??-arrestin scaffolding leads to GPCR-induced NFκB signaling (Sun and Lin, 2008), a signaling cascade that is also controlled by a series of posttranslational modifications. The MAPK system has been studied extensively and several interesting signaling features have been found, such as oscillations, drug robustness, and ultrasensitivity (Ferrell and Machleder, 1998 Shankaran and Wiley, 2010 Sturm et al., 2010a Fritsche-Guenther et al., 2011).

    One finding is that the outputs of cascades of covalent modification cycli can display a sensitivity to cascade input signals that exceeds the sensitivity of any of its elemental cycli (Goldbeter and Koshland, 1981 Huang and Ferrell, 1996 Kholodenko et al., 1997 Ferrell and Machleder, 1998). For instance, the MAPK pathway of Xénope oocytes was found to have a Hill coefficient of 8, which is truly a switch-like response (Ferrell and Machleder, 1998), and believed to be due to "sensitivity amplification." Sensitivity amplification can be understood in terms of intuitive theory (Kholodenko et al., 1997), an example of this is shown in Table 4, and with mathematical models based on enzyme kinetics (Huang and Ferrell, 1996). How heightened sensitivity arises in cascades follows from basic principles of the enzyme kinetics of the associated kinases and phosphatases (Blüthgen et al., 2006 Ferrell and Ha, 2014a). The cascade sensitivity equals the product of the sensitivities of the individual covalent-modification cycli in the cascade (Fig. 4 Table 4) (Kholodenko et al., 1997 Bruggeman et al., 2002). The sensitivity of a single covalent modification cyclus depends on the extent of the saturation of the kinases and phosphatases (Table 3).

    Sensitivity of networks to signals: cascades, feedback, and feedforward networks

    Sensitivity amplification by a signal transduction cascade. A covalent modification cascade (left) can amplify the signal sensitivity (right). The signaling response becomes steeper along the signaling cascade.

    Activation of signaling proteins by double phoshorylation, such as of MEK and ERK leading to MEKP2 et ERKP2, can cause to heightened sensitivity at the level of a single cascade element (Markevich et al., 2004). It has also been show to give rise to a more surprising phenomenon, called "bistability," which is an all-or-none response of the output, e.g., of ERKP2, with respect to the input, e.g., MEKP2, with hysteresis properties. Bistability is explained in Fig. 7 and has been found in mathematical models for a number of signaling networks (Bhalla and Iyengar, 2001 Markevich et al., 2004 Qiao et al., 2007 Ravichandran et al., 2013). Bistability is also a mechanism that can lead to the formation of subpopulations in monoclonal cell cultures and it is for this reason associated with differentiation of stem cells (Laslo et al., 2006 Ferrell, 2012).

    Ultrasensitivity, sensitivity amplification, and bistability (Ferrell and Ha, 2014a,b,c) are examples of network properties that arise from the interactions between protein activities and cannot be attributed to single proteins. Because multiple proteins are required for these systems properties, in addition to precise values of kinetic parameters and expression levels, mathematical models are useful tools when studying them (Aldridge et al., 2006).


    Types de récepteurs structurels

    Les cellules qui interprètent les informations sur l'environnement peuvent être soit (1) un neurone qui a un terminaison nerveuse libre (dendrites) embedded in tissue that would receive a sensation (2) a neuron that has an fin encapsulée in which the dendrites are encapsulated in connective tissue that enhances their sensitivity or (3) a specialized cellule réceptrice, which has distinct structural components that interpret a specific type of stimulus (Figure 13.1.1). Les récepteurs de la douleur et de la température dans le derme de la peau sont des exemples de neurones qui ont des terminaisons nerveuses libres. Also located in the dermis of the skin are lamellated and tactile corpuscles, neurons with encapsulated nerve endings that respond to pressure and touch. The cells in the retina that respond to light stimuli are an example of a specialized receptor cell, a photorécepteur.

    Graded potentials in free and encapsulated nerve endings are called generator potentials. When strong enough to reach threshold they can directly trigger an action potential along the axon of the sensory neuron. Action potentials triggered by receptor cells, however, are indirect. Graded potentials in receptor cells are called receptor potentials. These graded potentials cause neurotransmitter to be released onto a sensory neuron causing a graded post-synaptic potential. If this graded post-synaptic potential is strong enough to reach threshold it will trigger an action potential along the axon of the sensory neuron.

    Figure 13.1.1 – Receptor Classification by Cell Type: Les types de cellules réceptrices peuvent être classés sur la base de leur structure. Les neurones sensoriels peuvent avoir soit (a) des terminaisons nerveuses libres, soit (b) des terminaisons encapsulées. Les photorécepteurs dans les yeux, tels que les cellules en bâtonnets, sont des exemples de (c) cellules réceptrices spécialisées. Ces cellules libèrent des neurotransmetteurs sur une cellule bipolaire, qui se synapse alors avec les neurones du nerf optique.

    Une autre façon de classer les récepteurs est basée sur leur emplacement par rapport aux stimuli. Un extérocepteur est un récepteur situé à proximité d'un stimulus dans l'environnement externe, tels que les récepteurs somatosensoriels situés dans la peau. Un intérocepteur est celui qui interprète les stimuli des organes et tissus internes, tels que les récepteurs qui détectent l'augmentation de la pression artérielle dans l'aorte ou le sinus carotidien. Enfin, un propriocepteur is a receptor located near a moving part of the body, such as a muscle or joint capsule, that interprets the positions of the tissues as they move.


    Conclusion

    Initial molecular dynamics, primary screening, molecular docking, and post-complex molecular dynamics simulations for 100 ns each in this research suggested that the interactions between the NSP15 protein and the found lead molecules 95372568 and 1776037 are significant. We also performed decomposition analysis, as shown in Table 3. The interactions are strongly on the active site of the protein. This was also shown in the 100 ns simulation run to capture the functional conformation of the complex. The most crucial residues we see from all the ligand interaction diagrams are ARG199, ASN200, TYR279, and ASP297 of the NSP15 protein, which lie on the surface, very important in terms of interaction with ligands utilizing polar and non-polar binding. This interaction of ligand to protein will be an essential factor in abolishing the disease’s further spread by leaving the virus non-functional. Compounds 95372568 and 1776037 have shown promising binding and stability results by molecular dynamics, indicating their usefulness in developing these lead molecules in potent inhibitors of this essential target protein of SARS-COV-2. There may also be a possibility to use both the candidate molecules (95372568 and 1776037) to target NSP15 protein for more profound results. Additional experimental in vitro studies are suggested to be performed with the use of these ligands for further analysis and corroboration.


    Voir la vidéo: How to Reset Snapchat Password Without Email (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Courtnay

    C'est la phrase de valeur

  2. Mataur

    Vue autoritaire, plaisir ...

  3. JoJorg

    Certes, c'est le plaisir de l'information

  4. Readman

    Je m'excuse, mais vous ne pouviez pas donner plus d'informations.



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