Vol. 2° -  X.3.

Strutture deputate alla ricezione
e alla conversione dei messaggi

Ogni cellula inserita in un determinato ambiente è al centro di numerosi segnali informativi chimici di natura assai diversa. La possibilità di ricezione di questi segnali e della loro conversione all’interno della cellula in messaggi ulteriori è condizionata dalla presenza, nel contesto della membrana cellulare, di specifici congegni molecolari detti recettori.

Si è ipotizzato che la comunicazione tra l’ambiente e il genoma avvenga grazie alla presenza di un particolare recettore di membrana, costituito da una porzione che guarda all’esterno, detta sensor, in grado di interagire stericamente con uno specifico messaggio ambientale, e da una porzione intracellulare in grado di rilasciare opportuni messaggi, detta informon. Viene così ammesso che la comunicazione tra l’ambiente e la cellula può realizzarsi attraverso una rigida sequenza temporale che prevede:

§   il riconoscimento del segnale chimico ambientale da parte del sensor;

§   la stabilirsi di un legame specifico tra segnale e sensor;

§   le modificazioni informazionali del recettore e la liberazione di messaggeri chimici nell’ambiente intracellulare.

Questi messaggi o informons potrebbero, in via diretta o indiretta, influenzare il genoma della cellula attraverso un controllo della crescita e della moltiplicazione cellulare, determinando significative variazioni metaboliche. Le variazioni del contenuto informazionale intracellulare che si sono così determinate modulerebbero l’attività replicativa e/o trascrizionale o addirittura quella post-trascrizionale.

Affinché una cellula sia sensibile all’azione di un ormone è necessaria la presenza di una struttura in grado di riconoscere l’ormone, detta recettore. Alla base di questo fenomeno deve necessariamente esistere una complementarietà sterica tra ormone e recettore: il recettore deve cioè possedere una o più zone atte a legare e ad interagire con l’ormone.

È stato dimostrato come gli ormoni polipeptidici, quali l’insulina, vadano ad interagire con uno specifico recettore, identificabile in una proteina intrinseca di membrana con peso molecolare 300.000, costituita dall’assemblaggio di quattro subunità in grado di migrare nel bilayer fosfolipidico.

Il sito legante del recettore comprende le catene laterali e i legami peptidici che stabiliscono un contatto fisico diretto con l’ormone. Le altre catene laterali, anche se non sono in contatto diretto con l’ormone, possono intervenire direttamente nel processo di intercettazione. La funzione di tutto il resto o di una parte della proteina recettoriale consiste sostanzialmente nel costituire un’ossatura strutturale adatta a mantenere i componenti del sito legante nella conformazione tridimensionale necessaria per un efficiente riconoscimento specifico.

È possibile discriminare sulla membrana la presenza di varianti molecolari dello stesso recettore, per cui un ormone può legarsi alla membrana con affinità diverse, e in tal caso debbono esistere due recettori diversi che intercettano e legano ormoni con affinità differenti. L’organizzazione tridimensionale degli aminoacidi che costituiscono il sito ad affinità massima o minima non è nota per nessuno degli ormoni finora studiati. L’effetto biologico determinato in una cellula da un ormone dipende sia dalla concentrazione ormonale che dalla concentrazione dei recettori e dal grado di affinità tra ormone e recettori. Questi tre fattori identificano tre diversi livelli di regolazione.

L’ormone lega un numero finito di recettori. La densità recettoriale della cellula bersaglio può inoltre variare a seconda della fase del ciclo cellulare, o di eventi legati al differenziamento o allo stato metabolico attuale. Inoltre la cellula bersaglio può regolare il numero dei recettori in funzione della concentrazione ormonale: a un’elevata concentrazione ormonale corrisponde una ridotta densità recettoriale e viceversa.

A 37°C l’ormone viene rapidamente legato in maniera irreversibile e può, successivamente, essere individuato all’interno della cellula. È stato proposto che l’internalizzazione possa avere un ruolo nella degradazione dell’ormone o nella degradazione del recettore, che possa creare una sorta di deposito a lento rilascio dell’ormone o che comporti precisi effetti biologici su bersagli intracellulari. È possibile che il processo possa avere significato funzionale diverso in sistemi diversi.