stringtranslate.com

Каинатный рецептор

Каиновая кислота
Глутаминовая кислота

Рецепторы каината , или рецепторы каиновой кислоты ( KAR ), являются ионотропными рецепторами , которые реагируют на нейротрансмиттер глутамат . Впервые они были идентифицированы как отдельный тип рецепторов благодаря их селективной активации агонистом каинатом , препаратом, впервые выделенным из водорослей Digenea simplex. Их традиционно классифицировали как рецепторы не- NMDA -типа, наряду с рецептором AMPA . KAR менее изучены, чем рецепторы AMPA и NMDA , другие ионотропные рецепторы глутамата . Постсинаптические каинатные рецепторы участвуют в возбуждающей нейротрансмиссии . Пресинаптические каинатные рецепторы участвуют в ингибиторной нейротрансмиссии , модулируя высвобождение ингибиторного нейротрансмиттера ГАМК через пресинаптический механизм.

Структура

Существует пять типов субъединиц каинатных рецепторов: GluR 5 ( GRIK1 ), GluR 6 ( GRIK2 ), GluR 7 ( GRIK3 ), KA1 ( GRIK4 ) и KA2 ( GRIK5 ), которые похожи на субъединицы рецепторов AMPA и NMDA и могут быть организованы по-разному, образуя тетрамер , рецептор из четырех субъединиц. [1] GluR 5-7 может образовывать гомомеры (например, рецептор, состоящий полностью из GluR5) и гетеромеры (например, рецептор, состоящий как из GluR 5 , так и из GluR 6 ), однако KA1 и KA2 могут образовывать функциональные рецепторы только путем объединения с одной из субъединиц GluR 5-7 .

С 2009 года субъединицы каинатных рецепторов были переименованы в соответствии с названием их гена. Таким образом, GluR5-7 теперь GluK1-3, а KA1 и KA2 — GluK4 и GluK5 соответственно. [2]

Каждая субъединица KAR начинается с внеклеточного N-концевого домена из 400 остатков, который играет ключевую роль в сборке, за которым следует первый сегмент щели связывания нейротрансмиттера, называемый S1. Затем этот сегмент проходит через клеточную мембрану , образуя первую из трех областей, охватывающих мембрану, M1. Затем сегмент M2 начинается на цитоплазматической стороне мембраны, вдавливается в клеточную мембрану примерно на полпути, а затем ныряет обратно в цитоплазму. Этот сегмент, называемый «p-петлей», определяет проницаемость рецептора для кальция. M2 превращается в M3, другой трансмембранный сегмент, который выходит на внеклеточную сторону, чтобы завершить сайт связывания нейротрансмиттера (часть, называемую S2). M4 начинается внеклеточно и снова проходит через мембрану в цитоплазму, образуя C-конец белка.

Различия в связывающем кармане лиганда позволяют разрабатывать умеренно селективные к субъединицам агонисты и антагонисты каинатных рецепторов.

Проводимость

Ионный канал, образованный каинатными рецепторами, проницаем для ионов натрия и калия . Проводимость одного канала каналов каинатных рецепторов аналогична проводимости каналов AMPA и составляет около 20 пСм . Однако время нарастания и спада для постсинаптических потенциалов, генерируемых KAR, медленнее, чем для постсинаптических потенциалов AMPA. Их проницаемость для Ca 2+ обычно очень незначительна, но варьируется в зависимости от субъединиц и редактирования РНК на конце петли p. [3]

Известные роли KAR в нейронах

Гетеромеры

Многие каинатные рецепторы, по-видимому, существуют как гетеромеры. Субъединицы «высокого сродства» GluK4 и GluK5 могут образовывать функциональные каналы только как гетеромеры с субъединицами «низкого сродства» (GluK1-3).

Роли

Рецепторы каината обладают как пресинаптическим, так и постсинаптическим действием. [4] Они имеют несколько более ограниченное распределение в мозге , чем рецепторы AMPA и NMDA , и их функция менее хорошо определена. Судорожная каиновая кислота вызывает судороги, отчасти, путем активации рецепторов каината, содержащих субъединицу GluK2, а также, вероятно, через рецепторы AMPA [5] Активация рецепторов каината, содержащих субъединицу GluK1, также может вызывать судороги, но удаление этой субъединицы не снижает восприимчивость к судорогам к каинату или в других моделях судорог. Удаление GluK1 или GluK2 не изменяет эпилептогенез киндлинга или выражение киндлинговых судорог.

Недавние исследования с помощью фиксации напряжения показали, что каинатные рецепторы играют не только ионотропную (или напрямую изменяющую проводимость мембраны) роль в нейронах. Метаботропный (или косвенный через вторичные белковые пути) эффект был подтвержден с помощью многих вспомогательных белков и постоянного тока через каскады G-белков . [6] Конкретную связь этого пути еще предстоит найти, как и объяснение того, почему поляризация и распределение KARs так сильно различаются между нейронами и областями мозга. [4] Было показано, что белки регулируют работу рецепторов и помогают объяснить роль KAR в созревании нейронных цепей во время развития .

Одной из самых больших связей и ролей, которые, как было показано, имеют каинатные рецепторы, является несколько неврологических заболеваний и состояний. Экспрессия и распределение KAR показали связь с шизофренией , депрессией , аутизмом , болезнью Хантингтона , биполярным расстройством и эпилепсией среди других. Большинство из них происходят через мутации GluK1-5. Причинно-следственная связь неясна и является предметом дальнейшего изучения. [7]

Пластичность

В отличие от рецепторов AMPA, каинатные рецепторы играют лишь незначительную роль в передаче сигналов в синапсах . [8] Каинатные рецепторы играют тонкую роль в синаптической пластичности , влияя на вероятность того, что постсинаптическая клетка сработает в ответ на будущую стимуляцию. [9] [10] Активация каинатных рецепторов в пресинаптической клетке может повлиять на количество высвобождаемых нейротрансмиттеров [3] [10] [11] Этот эффект может возникнуть быстро и длиться долгое время, [11] а эффекты повторной стимуляции KAR могут быть аддитивными с течением времени. [10]

Лиганды

Агонисты

Антагонисты

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Dingledine R, Borges K, Bowie D, Traynelis SF (март 1999). "Ионные каналы рецепторов глутамата". Pharmacological Reviews . 51 (1): 7–61. PMID  10049997. Архивировано из оригинала (аннотация) 2009-02-13 . Получено 2007-12-28 .
  2. ^ Collingridge GL, Olsen RW, Peters J, Spedding M (январь 2009 г.). «Номенклатура лиганд-управляемых ионных каналов». Neuropharmacology . 56 (1): 2–5. doi :10.1016/j.neuropharm.2008.06.063. PMC 2847504 . PMID  18655795. 
  3. ^ ab Huettner JE (август 2003 г.). «Каинатные рецепторы и синаптическая передача». Progress in Neurobiology . 70 (5): 387–407. doi :10.1016/S0301-0082(03)00122-9. PMID  14511698. S2CID  5108956.
  4. ^ ab Contractor A, Mulle C, Swanson GT (март 2011 г.). «Каинатные рецепторы достигают зрелости: вехи двух десятилетий исследований». Trends in Neurosciences . 34 (3): 154–63. doi :10.1016/j.tins.2010.12.002. PMC 3051042 . PMID  21256604. 
  5. ^ Fritsch B, Reis J, Gasior M, Kaminski RM, Rogawski MA (апрель 2014 г.). «Роль рецепторов каината GluK1 в судорогах, эпилептических разрядах и эпилептогенезе». The Journal of Neuroscience . 34 (17): 5765–75. doi :10.1523/JNEUROSCI.5307-13.2014. PMC 3996208 . PMID  24760837. 
  6. ^ Lerma J, Marques JM (октябрь 2013 г.). «Каинатные рецепторы в здоровье и болезни». Neuron . 80 (2): 292–311. doi : 10.1016/j.neuron.2013.09.045 . hdl : 10261/308872 . PMID  24139035.
  7. ^ Matute C (декабрь 2011 г.). «Терапевтический потенциал каинатных рецепторов». CNS Neuroscience & Therapeutics . 17 (6): 661–9. doi : 10.1111/j.1755-5949.2010.00204.x. PMC 3430855. PMID  21129167. 
  8. ^ Song I, Huganir RL (ноябрь 2002 г.). «Регуляция рецепторов AMPA во время синаптической пластичности». Trends in Neurosciences . 25 (11): 578–88. doi :10.1016/S0166-2236(02)02270-1. PMID  12392933. S2CID  1993509.
  9. ^ Contractor A, Swanson GT, Sailer A, O'Gorman S, Heinemann SF (ноябрь 2000 г.). "Идентификация субъединиц каинатных рецепторов, лежащих в основе модуляции возбуждающей синаптической передачи в области CA3 гиппокампа" (аннотация) . The Journal of Neuroscience . 20 (22): 8269–78. doi :10.1523/JNEUROSCI.20-22-08269.2000. PMC 6773182. PMID 11069933  . 
  10. ^ abc Mayer ML (февраль 2005 г.). «Кристаллические структуры ядер связывания лигандов GluR5 и GluR6: молекулярные механизмы, лежащие в основе селективности каинатных рецепторов». Neuron . 45 (4): 539–52. doi : 10.1016/j.neuron.2005.01.031 . PMID  15721240.
  11. ^ ab Schmitz D, Mellor J, Nicoll RA (март 2001 г.). "Пресинаптическое каинатное рецепторное опосредование частоты облегчения в синапсах мшистых волокон гиппокампа". Science . 291 (5510): 1972–6. Bibcode :2001Sci...291.1972S. doi : 10.1126/science.1057105 . PMID  11239159. S2CID  24169827.

Внешние ссылки