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quinton-pasquier
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G protein coupled receptorsG protein coupled receptors
Tout ce qu’on oublie, tout ce qu’on vous cache au sujet des GPCRs...
1. Structures : Rhodopsine et 1. Structures : Rhodopsine et transducine:transducine:
Complexe HR-G-Effecteur?
Familles de protéines G :Familles de protéines G :
2. Liaison. Antagonistes: 1 2. Liaison. Antagonistes: 1 site;site;
agonistes: deux étatsagonistes: deux états
GTP inhibe la liaison des agonistes: GTP inhibe la liaison des agonistes: diminue % sites haute affinitédiminue % sites haute affinité
Affinité agonistes homogène Affinité agonistes homogène en en
présence de GTPprésence de GTP
Effet du GTP : allostériqueEffet du GTP : allostérique
Hypothèse: ComplexeHypothèse: Complexeternaire:ternaire:
« protéine G », liant soit le
GTP soit HR;
Agonistes: α favorable, HRG
plus stable que HR
G
D D
G
H R G K H RG
K K
HR G K HRG
Haute affinité:
Basse affinité: H D
L D
K K
K K
Agonistes partiels : corrélation entre Agonistes partiels : corrélation entre efficacité et sensibilité au GTPefficacité et sensibilité au GTP
3° Rapport haute / basse affinité corrélé avec l’efficacité de l’agoniste:
“ The agonist-promoted formation of the high affinity ternary complex (HRG) is a prerequisite for effector activation…”
“ Etat actif = HRG ?”
Confirmation: autres récepteursConfirmation: autres récepteurs
• Récepteurs muscariniques Evans et al, Biochem. J. (1985) 232, 751-7; Freedman et al, Br J Pharmacol 93(1988) 437-45
• D2: Harley et al, Br J Pharmacol 115(1995) 1307-13 (mais voir également Roberts et al, Biochem Pharmacol 67 (2004) 1657–65)
• A1 : Lorenzen et al Mol Pharmacol, 49-.915-26 (1996).
• CB1: Kearn et al, J. Neurochem. 72(1999) 2379–87.
• 5-HT1A Newman-Tancredi et al, EurJ
Pharmacol 428 (2001) 177–84
Liaison R β2 - Gs
Simons et al, J Biol Chem 279 (2004) 13514–21
Hypothèse: HRG actif?Hypothèse: HRG actif?
HRG actif?
Agonistes: α favorable,
donc stabilisent HRG
Agonistes partiels : α plus
petit, stabilisent moins
HRG
Antagonistes: α = 1, ne
stabilisent pas HRG
G
D D
G
H R G K H RG
K K
HR G K HRG
Mais… :Mais… :1. Activité 1. Activité nécessitenécessite la présence de la présence de
GTP !GTP !
Effet allostérique, donc réciproque: agonistes inhibent GTP.
GTP inhibe agonistes
2. GTP 2. GTP inhibeinhibe la liaison des la liaison des agonistes:agonistes:
(agoniste: favorable)
D G
H R GK K
HRG
Soit favorable: agonistes favorisent
GTP et GTP favorise agonist
γ
es,
Soit défavorable: agonistes inhibent
GTP et GTP inhibe agoni
γ
stes
D G GTP
GTP
H R G GTPK K K
HRG
Les agonistes peuvent ils stabiliser H-Les agonistes peuvent ils stabiliser H-R-GR-GGTPGTP??
G
D D
G
GTP GTP
GGTP GTP
H R G K H RG
K K
HR G K HRG
K K
HR G K HRG
GαGDP Gβγ
3. G3. Gαα reconnaît reconnaît soit soit effecteur effecteur soitsoit GGβγβγ
GαGTP
GαGTPAdénylate cyclase
4. « la rhodopsine 4. « la rhodopsine catalysecatalyse l’activation de la transducine »l’activation de la transducine »
•Définition terme « catalyse »?o Une protéine d’échafaudage (cf R estrogènes)
peut-elle être considérée comme un catalyste?o Comment appelle-t-on les protéines qui sont
des catalystes?o Quel est le principe supposé de l’action de ces
protéines, sur le plan thermodynamique?
•Définition « échange » GDP-GTP: équation stoechiométrique?
R
Hypothèse: les GPCRs catalysent Hypothèse: les GPCRs catalysent l’ échange GDP-GTP :l’ échange GDP-GTP :
GGDP GGTP
GDP
GTP
Activation catalysée:Activation catalysée:
G ΔG*
*
GDP GTP
GDP GTP
HR HRG HRG HRG HR
G GDP GTP G
*
GDP GTP
GDP GTP
R RG RG RG R
G GDP GTP G
ΔG*
Effet du GTP sur la liaison et Effet du GTP sur la liaison et sur l’effet biologiquesur l’effet biologique
GTP bas, Emax faible, affinité élevée
GTP élevé, Emax élevé,affinité faible
Formation d’un complexe Formation d’un complexe HRGHRGGTP GTP ::
F.J. EHLERT and B.E. RATHBUNMOLECULAR PHARMACOLOGY, 38:148-158 (1990)
Lorsque GTP , HRGGTP et EC50
GTP↑
GDP↑
Vérification:Vérification:Heck-Hofmann J Biol Chem (2001) 276:10000-10009
Equations cinétiques:Equations cinétiques:
max
GDPG GTPD M
GGDP GDPMG G GTP G GTPD D M D M
G GTPV
K Kv
G GTP G GTPK
K K K K K
31 2 4
1 2 3 4
/kk k k
GDP GDP GTP GTPk k k kR G RG RG GDP GTP RG R G
1 2 3 4. ou ou . ou GDP GDP GTPv k R G k RG k RG GTP k RG
2
2
*3000 µm1
2182 110 µm * *GDPGM GDP GTP
G Rh
K Rh G Rh G
*101
230 * *GTPM GDP GTP
GTP Rh GµM
K µM Rh G Rh G
GDP GTPRhG Rh RhG RhG
Système efficace: pas de Système efficace: pas de “piège”“piège”
G
* * * * *
*
GDP GTP
GDP GTP
Rh Rh G Rh G Rh G Rh
G GDP GTP G
van’t Hoff:van’t Hoff:
2 4
max2 4
k kV
k k
k2, k4 proches, étape limitante fct ( T° )k2 >> k-1
1 2
1 2S
k kK
k k
?1
21
kk
k
-4
-3
-2
-1
0
0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036
1/T 104 [1/K]
ln (
Ks/
R)
Observations expliquées:Observations expliquées:
•EC50 comprise entre KH et KL :
EC50 reflète l’affinité moyenne de
l’agoniste (donc la proportion HR, HRG,
etc. )
•Corrélation entre rapport KH / KL et efficacité:
GDiminution G* = Stabilisation HRG
*
GDP GTP
GDP GTP
HR HRG HRG HRG HR
G GDP GTP G
*
GDP GTP
GDP GTP
R RG RG RG R
G GDP GTP G
Agonists and inverse agonists induce opposite changes Agonists and inverse agonists induce opposite changes in receptor structure:in receptor structure:
GPCR dimerization:GPCR dimerization:
• Essential for Family C (GABAB, metabotropic Glu and Ca2+ sensing receptors) expression
• May affect expression receptor, selectivity, signaling properties of other receptors
• Half-of the sites reactivity?