Struttura e attività di nuovi antagonisti adenosinici A2A

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I recettori accoppiati alle proteine G 
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sono monomeri che hanno tra loro una struttura 
molto simile, cosa che risulta evidente dall�analisi della loro struttura primaria. Ogni proteina 
recettoriale � costituita da una singola catena polipeptidica, che attraversa la membrana sette 
volte, con l�estremit� amminoterminale extracellulare e quella carbossiterminale intracellulare. 
Il numero pi� alto dei residui amminoacidici, conservati nei vari recettori, si riscontra nei 
segmenti transmembrana, soprattutto nei tratti pi� vicini al citoplasma. Le sole caratteristiche 
strutturali, che variano in modo apprezzabile tra i vari recettori, risiedono nella composizione e 
nella lunghezza del terzo loop citoplasmatico e dell�estremit� carbossiterminale. In generale, se 
il terzo loop � molto lungo, il territorio al terminale carbossilico della proteina sar� corto e 
viceversa. 
E� molto importante, per disegnare specifici agonisti recettoriali, stabilire quali regioni 
conferiscano specificit� di legame per l�ormone o il neurotrasmettitore e quali per le proteine G. 
Grazie soprattutto a studi di biologia molecolare 
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, si � stabilito che i diversi tipi di ligandi 
endogeni utilizzano diverse modalit� di legame con i rispettivi recettori. Le strategie utilizzate 
per legare il ligando e trasdurre il segnale sono diverse secondo il tipo di recettore. Nel caso 
delle catecolamine, della serotonina, dell�istamina, dell�acetilcolina e di altri ligandi di piccole 
dimensioni, tra cui i fotoni, alcune o tutte e sette le regioni idrofobiche transmembrana del 
recettore partecipano a formare una tasca situata nello spessore della membrana plasmatica e 
capace di legare l�agonista. In qualsiasi modo avvenga, l�interazione dell�agonista con il suo sito 
induce un cambiamento conformazionale nella porzione citosolica del recettore. Questo 
cambiamento conformazionale avviene soprattutto nelle regioni del terzo territorio 
citoplasmatico e dell�estremit� carbossiterminale e si trasmette alla proteina G, che si lega con 
diversi punti di contatto proprio in corrispondenza di queste due zone recettoriali. La formazione 
del complesso recettore attivato-proteina G � il passaggio cruciale per l�ulteriore trasmissione 
del segnale. 
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Le diversit� strutturali del terzo territorio citoplasmatico e dell�estremit� 
carbossiterminale conferiscono la specificit� di legame dei diversi recettori con le diverse 
proteine G. Nella parte citoplasmatica della struttura recettoriale, e soprattutto nella coda 
carbossiterminale sono presenti numerosi siti di fosforilazione, che sono molto importanti da un 
punto di vista funzionale poich� coinvolti nel disaccoppiamento del recettore della proteina G e 
quindi nel fenomeno della desensibilizzazione.  
Mentre un vasto numero di farmaci clinicamente importanti sono capaci di inibire 
l�attivazione recettoriale interferendo con il legame dell�agonista (antagonisti), nessun farmaco 
si � ora rivelato utile per inibire in modo specifico l�interazione recettore-proteina G. 
 
Interazioni con le proteine G  
Come per tutti i recettori accoppiati alle proteine G 
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, che hanno lo stesso ligando 
endogeno, le regioni a pi� alta omologia sono nelle porzioni transmembranali ed in quella 
citoplasmatica vicino alla membrana. Caratteristica comune ai recettori accoppiati a tali proteine 
� la presenza dell�amminoacido prolina. Questo � necessario alla flessibilit� strutturale per 
trasmettere il cambiamento conformazionale, conseguente al legame con il ligando endogeno, e 
per determinare in questo modo l'attivazione delle proteine G. Anche la presenza di residui di 
cisteina nelle anse extracellulari � una caratteristica comune dei recettori accoppiati alle proteine 
G: questi residui amminoacidici possono formare ponti disolfuro in grado di influenzare il 
legame di agonisti o antagonisti al recettore. Sono anche presenti dei siti di N-glicosilazione 
situati in diverse porzioni di recettori adenosinici, la cui funzione rimane oscura anche se si 
pensa che possano stabilizzare la conformazione proteica o modularne la funzione. 
Le regioni transmembranali sono responsabili del legame con il ligando e, come per altri 
recettori di questa famiglia, si pensa che il sito di legame sia situato lontano dalla superficie 
della membrana cellulare. 
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Le sette eliche trasmembranali sono sistemate ad anello, formando cos� un canale a 
carattere anfipatico (con residui idrofobici che interagiscono con il doppio strato della 
membrana e residui idrofobici ed idrofilici affacciati all�interno del poro), nel quale si suppone 
avvenga l�interazione con il ligando. 
Una volta formatosi il complesso ligando-recettore, l�informazione deve essere 
trasmessa alle proteine G. 
Le proteine G sono eterotrimeri costituiti da tre subunit� denominate, in ordine di peso 
molecolare decrescente α, β e γ. Nel corso degli ultimi anni grazie a studi di biochimica e 
biologia molecolare il numero dei componenti di questa famiglia di molecole � andato 
continuamente aumentando e attualmente sono state scoperte circa una ventina di proteine G, 
che vengono distinte tra loro sulla base delle specifiche caratteristiche strutturali e funzionali 
delle catene α che le costituiscono. Si conoscono, infatti, oggi una ventina di subunit� α, ma solo 
cinque unit� β ed una decina di subunit� γ. Probabilmente quindi una determinata catena β o γ 
pu� formare un eterotrimero con α subunit� diverse. 
Le subunit� α delle proteine G possiedono la capacit� di legare i nucleotidi guanilici, in 
particolare il GTP e successivamente di idrolizzarlo grazie ad un�attivit� GTPasica intrinseca. 
Da questo originano i nomi usati per indicare questa famiglia di molecole: proteine G, 
cio� proteine che legano il GTP o, alternativamente, GTPasi. Tali attivit� biochimiche sono, 
infatti, cruciali per la trasduzione del segnale attraverso le proteine G, che trasferiscono 
informazioni dai recettori alle molecole effettrici attraverso un ciclo di attivazione-deattivazione 
governato dal legame e dall�idrolisi del GTP. 
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Ruolo biologico delle purine e trasmissione purinergica  
Tutti i recettori per l�adenosina finora identificati sono recettori accoppiati alle proteine 
G. La prima evidenza farmacologica dell�esistenza di recettori adenosinici si � avuta solo nel 
1965 
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, quando Gubareff e Seator provarono che le azioni dell�adenosina nel tessuto miocardico 
potevano essere contrastate da specifici antagonisti, quali le metil-xantine. 
Nel 1978 Burstock 
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 propose l�esistenza di almeno due tipi di recettori per le purine, 
denominati P1 e P2. Questa distinzione era basata sull�ordine di potenza con cui i vari nucleotidi 
e nucleosidi sono attivi: P1 identifica la famiglia di recettori maggiormente sensibili ad 
adenosina, mentre i recettori P2 sono preferenzialmente attivati da ATP e ADP.  
L�antagonismo funzionale tra ATP ed adenosina � interessante, in quanto l�ATP, 
presente nelle terminazioni sinaptiche e parasinaptiche, genera l�adenosina. L�ATP d� attivit� 
rapide e transienti di tipo eccitatorio l�adenosina invece, essendo un modulatore, d� effetti lenti 
ed inibitori. L�adenosina regola quindi con un meccanismo di feed-back inibitorio sia le attivit� 
eccitatorie dell�ATP, che quelle dei neurotrasmettitori classici liberati con ATP dai terminali 
nervosi. Questa complessa regolazione implica che pi� � elevato il grado di attivazione iniziale e 
quindi maggiore � il rilascio di ATP, maggiore sar� il controllo inibitorio esercitato 
dall�adenosina, in quanto maggiore sar� la quantit� di nucleoside formatasi da ATP. 
Un�ulteriore differenziazione tra recettori P1 e P2 � basata sulla diversa sensibilit� agli 
antagonisti di tipo xantinico: i recettori P1 sono, infatti, inibiti competitivamente da sostanze 
xantiniche quali caffeina, teofillina e teobromina, totalmente inattive sui recettori P2. Questa 
suddivisione generale in recettori P1 e P2 � stata la base per l�attuale classificazione e 
nomenclatura di questi recettori. 
Ciascuna delle due famiglie 
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 comprende diversi sottotipi recettoriali identificabili in 
base al profilo farmacologico, al meccanismo di trasduzione del segnale e alla struttura 
molecolare.  
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Recettori P1 per l’adenosina 
La loro classificazione 
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si basa fondamentalmente sui profili di sensibilit� ai farmaci 
agonisti ed antagonisti e, in misura meno stringente, in base al meccanismo di trasduzione. 
Sono stati a tutt�oggi clonati e caratterizzati quattro distinti sottotipi di recettori P1: A
1
, 
A
2A
, A
2B
 e A
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, che si differenziano in base alla loro struttura molecolare.  
L�esistenza dei primi tre recettori era stata prevista sulla base di studi farmacologici. Il 
recettore A
3 
� stato identificato per clonaggio molecolare ed � attualmente il meno conosciuto 
dei vari recettori P1. 
I meccanismi di trasduzione con cui i vari recettori P1 evocano le loro risposte sono 
molteplici. I recettori A
1
 e A
3
 inibiscono e quelli A
2
 (sia A
2A
 che A
2B
) stimolano l�attivit� 
dell�enzima adenilato ciclasi, inoltre, in alcuni tessuti, i recettori A
1
 e A
3
 sono anche capaci di 
modulare l�attivit� della fosfolipasi C e nel caso del recettore A
1
, di canali ionici per Ca
2+
 o K
+
. I 
recettori A
2
 sono ulteriormente suddivisi in A
2A
 e A
2B
.  
I recettori A
1
, A
2
 e A
3
 differiscono 
9
, talvolta in modo marcato, per quel che riguarda la  
distribuzione nell�organismo, per gli effetti da essi evocati e per il diverso profilo di risposta 
farmacologica a vari analoghi non idrolizzabili di adenosina (tabella 1).