Ligand-vođeni ionski kanal
Ionski kanali vođeni ligandom (LIC, LGIC), koji se također obično nazivaju ionotropni receptori, su grupa proteina transmembranskih ionskih kanala, koji se otvaraju i dozvoljavaju ionima kao što su Na+, K+, Ca2+, i/ili Cl− da prođe kroz membranu. kao odgovor na vezivanje hemijskog prenositelja (tj. liganda), kao što je neurotransmiter.[1][2][3]
| Neurotransmiterima-vođena regija ionskih kanala | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Ligandom vođeni ionski kanal | |||||||||
| Identifikatori | |||||||||
| Simbol | Neur-chan-memb | ||||||||
| Pfam | PF02932 | ||||||||
| InterPro | IPR006029 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00209 | ||||||||
| SCOP2 | 1cek / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 1.A.9 | ||||||||
| OPM superporodica | 14 | ||||||||
| OPM protein | 2bg9 | ||||||||
| |||||||||
- Receptor vezan s ionskim knalom
- Ioni
- Ligand (acetilholin)
Kada je presinapsni neuron uzbuđen, oslobađa neurotransmiter iz vezikula u sinapsni rascjep. Neurotransmiter se zatim vezuje za receptore koji se nalaze na postsinapsnom neuronu. Ako su ovi receptori ligadom-vođeni ionski kanali, rezultirajuća konformacijska promjena otvara ionske kanale, što dovodi do protoka iona kroz ćelijsku membranu. Ovo, zauzvrat, rezultira ili depolarizacijama, za odgovor ekscitatacijskog receptora, ili hiperpolarizacijom, za inhibitorni odgovor.
Ovi receptorski proteini se obično sastoje od najmanje dva različita domena: transmembranskog koji uključuje ionske pore i vanćelijskog domena koji uključuje vezujuće mjesto liganda (alosterno mjesto vezivanja). Ova modularnost je omogućila pristup 'zavadi pa vladaj' u pronalaženju strukture proteina (kristalizirajući svaki domen zasebno). Funkcija takvih receptora koji se nalaze u sinapsama je da direktno i vrlo brzo konvertuju hemijski signal presinapsno izatvanog oslobođenog neurotransmitera u postsinapsni električni signal. Mnogi LIC-ovi su dodatno modulirani alosterni Ligandligandi, blokatori kanala, ioni ili membranski potencijal. LIC-ovi su klasifikovani u tri natporodice kojima nedostaje evolucijski odnos: cis-petlja receptori, Ionotropni glutamatni receptori i ATP-ovisni kanali.
Receptori cis-petlje
uredi
Cis petljini receptori su nazvani po karakterističnoj petlji formiranoj disulfidnom vezom između dva cisteinska ostatka u N-terminalnom vanćelijskom domenu. Oni su dio veće porodice pentamernih, ligandom-vođenih ionskih kanala koji obično nemaju ovu disulfidnu vezu, otuda i probni naziv "Pro-petljini receptori".[4][5] Mjesto vezanja u vanćelijskom N-terminalnom domenu za vezanje liganda daje im specifičnost receptora za (1) acetilholin (AcCh), (2) serotonin, (3) glicin, (4) glutamat i (5) γ-aminobuternu kiselinu (GABA). ) kod kičmenjaka. Receptori su podijeljeni s obzirom na tip iona koji provode (anionski ili kationski) i dalje u porodice definirane endogenim ligandom. Obično su pentamerne sa svaka podjedinica koja sadrži po četiri transmembranska heliksa koji čine vanćelijski transmembranski domen i beta sloj sendvičnog tipa, N terminal, domen za vezivanje liganda.[6] Neki također sadrže unutarćelijski domen kao što je prikazano na slici.
Prototipski ligandom-vođeni ionski kanal je nikotinski acetilholinski receptor. Sastoji se od pentamera proteinskih podjedinica (obično ααβγδ), sa dva mjesta vezivanja za acetilholin (jedno na interfejsu svake alfa podjedinice). Kada se acetilholin veže, mijenja konfiguraciju receptora (zavrće spirale T2 što pomiče ostatke leucina, koji blokiraju pore, izvan putanje kanala) i uzrokuje suženje u porama od približno 3 angstroma da se proširi na približno 8 angstroma tako da ioni mogu proći. Ova pora omogućava ionima Na+ da teku niz svoj elektrohemijski gradijent u ćeliju. Uz dovoljan broj kanala koji se otvaraju odjednom, unutrašnji tok pozitivnih naboja koji nose ioni Na+ dovoljno depolarizira postsinapsnu membranu da pokrene akcijski potencijal.
Identificiran je bakterijski homolog LIC-u, za koji se pretpostavlja da ipak djeluje kao hemoreceptor.[4] Ova prokariotska varijanta nAChR poznata je kao GLIC-receptor, prema vrsti u kojoj je identificirana ; Gloeobacter Ligand-gated Ina Ckanalu.
Struktura
urediCis-petljini receptori imaju strukturne elemente koji su dobro konzervirani, s velikim vanćelijskim domenom (ECD) koji sadrži alfa-heliks i 10 beta-lanaca. Nakon ECD-a, četiri transmembranska segmenta (TMS) povezana su unutarćelijskim i vanćelijskim strukturama petlje.[7] Dio unutarćelijskog domena (ICD) pokazuje najvarijabilniji region između svih ovih homolognih receptora. ICD je definisan petljom TMS 3-4, zajedno sa petljom TMS 1-2 koja prethodi pori ionskog kanala.[7] Kristalizacija je otkrila strukture za neke članove porodice, ali da bi omogućila kristalizaciju , unutarćelijska petlja je obično zamijenjena kratkim linkerima prisutnim u prokariotskim cis-petljinim receptorima, tako da njihove strukture nisu poznate. Ipak, čini se da ova unutarćelijska petlja funkcioniše u desenzibilizaciji, modulaciji fiziologije kanala farmakološkim supstancama i posttranslacijkim modifikacijama. Tu su motivi važni za promet, a ICD stupa u interakciju sa proteinima skele, omogućavajući inhibicijsku formaciju sinapsa.[7]
Kationski receptori cis-petlje
uredi| Tip | Klasa | IUPHAR-preporučani naziv proteina [8] |
Gen | Raniji nazivi |
|---|---|---|---|---|
| Serotonin (5-HT) |
5-HT3 | 5-HT3A 5-HT3B 5-HT3C 5-HT3D 5-HT3E |
HTR3A HTR3B HTR3C HTR3D HTR3E |
5-HT3A 5-HT3B 5-HT3C 5-HT3D 5-HT3E |
| Nikotinski acetilholin (nAChR) |
Alfa | α1 α2 α3 α4 α5 α6 α7 α9 α10 |
CHRNA1 CHRNA2 CHRNA3 CHRNA4 CHRNA5 CHRNA6 CHRNA7 CHRNA9 CHRNA10 |
ACHRA, ACHRD, CHRNA, CMS2A, FCCMS, SCCMS |
| Beta | β1 β2 β3 β4 |
CHRNB1 CHRNB2 CHRNB3 CHRNB4 |
CMS2A, SCCMS, ACHRB, CHRNB, CMS1D EFNL3, nAChRB2 | |
| Gama | γ | CHRNG | ACHRG | |
| Delta | δ | CHRND | ACHRD, CMS2A, FCCMS, SCCMS | |
| Epsilon | ε | CHRNE | ACHRE, CMS1D, CMS1E, CMS2A, FCCMS, SCCMS | |
| Cink-aktivirani ionski kanal (ZAC) |
ZAC | ZACN | ZAC1, L2m LICZ, LICZ1 |
Anionski receptori cis-petlje
uredi| Tip | Klasa | IUPHAR-recommended protein name[8] |
Gen | Raniji nazivi |
|---|---|---|---|---|
| GABAA | Alfa | α1 α2 α3 α4 α5 α6 |
GABRA1 GABRA2 GABRA3 GABRA4 GABRA5 GABRA6 |
EJM, ECA4 |
| Beta | β1 β2 β3 |
GABRB1 GABRB2 GABRB3 |
ECA5 | |
| Gama | γ1 γ2 γ3 |
GABRG1 GABRG2 GABRG3 |
CAE2, ECA2, GEFSP3 | |
| Delta | δ | GABRD | ||
| Epsilon | ε | GABRE | ||
| Pi | π | GABRP | ||
| Teta | θ | GABRQ | ||
| Ro | ρ1 ρ2 ρ3 |
GABRR1 GABRR2 GABRR3 |
GABAC[9] | |
| Glicin (GlyR) |
Alfa | α1 α2 α3 α4 |
GLRA1 GLRA2 GLRA3 GLRA4 |
STHE |
| Beta | β | GLRB |
Ionotropni glutamatni receptori
urediIonotropni glutamatni receptori vezuju neurotransmiter glutamat. Oni formiraju tetramere sa svakom podjedinicom koja se sastoji od vanćelijskog amino terminalnog domena (ATD, koji je uključen u sklop tetramera), domena za vezivanje vanćelijskog liganda (LBD, koja vezuje glutamat) i transmembranskog domena (TMD), koji formira ionski kanal). Transmembranski domen svake podjedinice sadrži po tri transmembranske spirale, kao i polumembranski heliks sa reentrantnom petljom. Struktura proteina počinje sa ATD na N-terminalu, nakon čega slijedi prva polovina LBD-a koji je prekinut spiralama 1,2 i 3 TMD-a prije nego što se nastavi sa završnom polovinom LBD-a i zatim završava sa spiralom 4 od TMD na C-terminaluj. To znači da postoje tri veze između TMD-a i vanćelijskih domena. Svaka podjedinica tetramera ima mjesto vezanja za glutamat formirano od dva LBD dijela koji formiraju oblik poput školjke. Samo dva od ovih mjesta u tetrameru moraju biti zauzeta da bi se otvorio ionski kanal. Pore se uglavnom formiraju od poluheliksa 2 na način koji liči na obrnuti kalijev kanal.
| Tip | Klasa | IUPHAR-preporučeni naziv proteina [8] |
Gen | Raniji nazivi |
|---|---|---|---|---|
| AMPA | GluA | GluA1 GluA2 GluA3 GluA4 |
GRIA1 GRIA2 GRIA3 GRIA4 |
GLUA1, GluR1, GluRA, GluR-A, GluR-K1, HBGR1 GLUA2, GluR2, GluRB, GluR-B, GluR-K2, HBGR2 GLUA3, GluR3, GluRC, GluR-C, GluR-K3 GLUA4, GluR4, GluRD, GluR-D |
| Kainat | GluK | GluK1 GluK2 GluK3 GluK4 GluK5 |
GRIK1 GRIK2 GRIK3 GRIK4 GRIK5 |
GLUK5, GluR5, GluR-5, EAA3 GLUK6, GluR6, GluR-6, EAA4 GLUK7, GluR7, GluR-7, EAA5 GLUK1, KA1, KA-1, EAA1 GLUK2, KA2, KA-2, EAA2 |
| NMDA | GluN | GluN1 NRL1A NRL1B |
GRIN1 GRINL1A GRINL1B |
GLUN1, NMDA-R1, NR1, GluRξ1 |
| GluN2A GluN2B GluN2C GluN2D |
GRIN2A GRIN2B GRIN2C GRIN2D |
GLUN2A, NMDA-R2A, NR2A, GluRε1 GLUN2B, NMDA-R2B, NR2B, hNR3, GluRε2 GLUN2C, NMDA-R2C, NR2C, GluRε3 GLUN2D, NMDA-R2D, NR2D, GluRε4 | ||
| GluN3A GluN3B |
GRIN3A GRIN3B |
GLUN3A, NMDA-R3A, NMDAR-L, chi-1 GLU3B, NMDA-R3B | ||
| ‘Orfan’ | (GluD) | GluD1 GluD2 |
GRID1 GRID2 |
GluRδ1 GluRδ2 |
AMPA receptor
uredi
Receptor α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazolpropionske kiseline (takođe poznat kao AMPA-receptor, ili kviskvalatni receptor ) je neNMDA-tip jonotropni transmembranski receptor za glutamat koji posreduje brzu sinapsnu transmisiju u [[centralni nervni sistem] ]] (CNS). Njegovo ime je izvedeno iz njegove sposobnosti da se aktivira pomoću vještačkog analoga glutamata AMPA. Watkins i kolege su prvi put nazvali receptor "kviskvalatnni receptor" po prirodnom agonistu kviskvalat, a tek kasnije je dobio oznaku "AMPA receptor" po selektivnom agonistu koji su razvili Tage Honore i kolege iz Kraljevska danske škole farmacije u Kopenhagenu.[10] AMPAR-i se nalaze u mnogim dijelovima mozga i najčešće su pronađeni receptori u nervnom sistemu. Tetramer AMPA receptor GluA2 (GluR2) bio je prvi ionski kanal receptora glutamata koji je proteinski kristal. Ligandi uključuju:
- Agonisti: Glutamat, AMPA, 5-fluorovilardiin, Domoična kiselina, Kviskvalna kiselina, itd.
- Antagonisti: CNQX, Kinurenska kiselina, NBQX, Perampanel, Piracetam, itd.
- Pozitivni alosteri mnodulatori: Aniracetam, Ciklotiazid, CX-516, CX-614, itd.
- Negativni alosterni modulatori: Etanol, Perampanel, Talampanel, GYKI-52,466, itd.
NMDA receptori
uredi
N-metil-D-aspartatni receptor (NMDA receptor) –tip ionotropnog glutamatnog receptora&]] – je ligandom upravljani ionski kanal koji je vezan simultanim vezivanjem glutamata i koagonista (tj. ili D-serin ili glicin).i.[11] Studies show that the NMDA receptor is involved in regulating synaptic plasticity and memory.[12][13]
Naziv "NMDA receptor" je izveden od liganda N-metil-D-aspartat (NMDA), koji djeluje kao selektivni agonist na ovim receptorima. Kada se NMDA receptor aktivira vezivanjem dva koagonista, otvara se kationski kanal, dozvoljavajući Na+ i Ca2+ da teku u ćeliju , zauzvrat podižući ćelijski električni potencijal. Dakle, NMDA receptor je ekscitacijski receptor. U potencijalimna mirovanja, vezivanje Mg2+ ili Zn2+ na njihovim vanćelijskimim mjestima vezana na receptoru blokira protok iona kroz kanal NMDA receptora. "Međutim, kada su neuroni depolarizirani, naprimjer, intenzivnom aktivacijom kolokaliziranih postsinapsnih AMPA-receptora, blok ovisan o naponu od strane Mg2+ se djelomično oslobađa, omogućavajući priliv iona kroz aktivirane NMDA receptore. Rezultirajući priliv Ca2+ može pokrenuti razne ćelijske signalne kaskade, koje na kraju mogu promijeniti funkciju neurona aktivacijom različitih kinaza i fosfataza".[14] :Ligandi uključuju:
- Primarni endogeni koagonisti: glutamat i ili D-serin ili glicin
- Ostali agonisti : aminociklopropankarboksilna kiselina; D-cikloserin; L-aspartat; kinolinat, itd.
- Djelimični agonisti: N-metil-D-asparaginska kiselina (NMDA); NRX-1074; 3,5-dibromo-L-fenilalanin,[15] etc.
- Antagonisti: ketamin, PCP, dekstropropoksifen, ketobemidon, tramadol, kinurenska kiselina (endogena), itd.
ATP kanali
uredi
Otvaraju se ATP-kanali kao odgovor na vezivanje nukleotida ATP. Oni formiraju trimere sa dvije transmembranske spirale po podjedinici i C- i N-kraja na unutarćelijskoj strani.
| Tip | Klasa | IUPHAR-preporučeno protein name [8] |
Gen | Raniji nazivi |
|---|---|---|---|---|
| P2X | N/A | P2X1 P2X2 P2X3 P2X4 P2X5 P2X6 P2X7 |
P2RX1 P2RX2 P2RX3 P2RX4 P2RX5 P2RX6 P2RX7 |
P2X1 P2X2 P2X3 P2X4 P2X5 P2X6 P2X7 |
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ "Gene Family: Ligand gated ion channels". HUGO Gene Nomenclature Committee. Arhivirano s originala, 14. 11. 2017. Pristupljeno 6. 2. 2023.
- ^ "ligand-gated channel" na Dorland's Medical Dictionary
- ^ Purves, Dale, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara, and Leonard E. White (2008). Neuroscience. 4th ed. Sinauer Associates. str. 156–7. ISBN 978-0-87893-697-7.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ a b Tasneem A, Iyer LM, Jakobsson E, Aravind L (2004). "Identification of the prokaryotic ligand-gated ion channels and their implications for the mechanisms and origins of animal Cys-loop ion channels". Genome Biology. 6 (1): R4. doi:10.1186/gb-2004-6-1-r4. PMC 549065. PMID 15642096.
- ^ Jaiteh M, Taly A, Hénin J (2016). "Evolution of Pentameric Ligand-Gated Ion Channels: Pro-Loop Receptors". PLOS ONE. 11 (3): e0151934. Bibcode:2016PLoSO..1151934J. doi:10.1371/journal.pone.0151934. PMC 4795631. PMID 26986966.
- ^ Cascio M (maj 2004). "Structure and function of the glycine receptor and related nicotinicoid receptors". The Journal of Biological Chemistry. 279 (19): 19383–6. doi:10.1074/jbc.R300035200. PMID 15023997.
- ^ a b c Langlhofer G, Villmann C (1. 1. 2016). "The Intracellular Loop of the Glycine Receptor: It's not all about the Size". Frontiers in Molecular Neuroscience. 9: 41. doi:10.3389/fnmol.2016.00041. PMC 4891346. PMID 27330534.
- ^ a b c d Collingridge GL, Olsen RW, Peters J, Spedding M (januar 2009). "A nomenclature for ligand-gated ion channels". Neuropharmacology. 56 (1): 2–5. doi:10.1016/j.neuropharm.2008.06.063. PMC 2847504. PMID 18655795.
- ^ Olsen RW, Sieghart W (septembar 2008). "International Union of Pharmacology. LXX. Subtypes of gamma-aminobutyric acid(A) receptors: classification on the basis of subunit composition, pharmacology, and function. Update". Pharmacological Reviews. 60 (3): 243–60. doi:10.1124/pr.108.00505. PMC 2847512. PMID 18790874.
- ^ Honoré T, Lauridsen J, Krogsgaard-Larsen P (januar 1982). "The binding of [3H]AMPA, a structural analogue of glutamic acid, to rat brain membranes". Journal of Neurochemistry. 38 (1): 173–8. doi:10.1111/j.1471-4159.1982.tb10868.x. PMID 6125564. S2CID 42753770.
- ^ Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). "Chapter 5: Excitatory and Inhibitory Amino Acids". u Sydor A, Brown RY (ured.). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd izd.). New York, USA: McGraw-Hill Medical. str. 124–125. ISBN 9780071481274.
At membrane potentials more negative than approximately −50 mV, the Mg2+ in the extracellular fluid of the brain virtually abolishes ion flux through NMDA receptor channels, even in the presence of glutamate. ... The NMDA receptor is unique among all neurotransmitter receptors in that its activation requires the simultaneous binding of two different agonists. In addition to the binding of glutamate at the conventional agonist-binding site, the binding of glycine appears to be required for receptor activation. Because neither of these agonists alone can open this ion channel, glutamate and glycine are referred to as coagonists of the NMDA receptor. The physiologic significance of the glycine binding site is unclear because the normal extracellular concentration of glycine is believed to be saturating. However, recent evidence suggests that D-serine may be the endogenous agonist for this site.
- ^ Li F, Tsien JZ (juli 2009). "Memory and the NMDA receptors". The New England Journal of Medicine. 361 (3): 302–3. doi:10.1056/NEJMcibr0902052. PMC 3703758. PMID 19605837.
- ^ Cao X, Cui Z, Feng R, Tang YP, Qin Z, Mei B, Tsien JZ (mart 2007). "Maintenance of superior learning and memory function in NR2B transgenic mice during ageing". The European Journal of Neuroscience. 25 (6): 1815–22. doi:10.1111/j.1460-9568.2007.05431.x. PMID 17432968. S2CID 15442694.
- ^ Dingledine R, Borges K, Bowie D, Traynelis SF (mart 1999). "The glutamate receptor ion channels". Pharmacological Reviews. 51 (1): 7–61. PMID 10049997.
- ^ Yarotskyy V, Glushakov AV, Sumners C, Gravenstein N, Dennis DM, Seubert CN, Martynyuk AE (maj 2005). "Differential modulation of glutamatergic transmission by 3,5-dibromo-L-phenylalanine". Molecular Pharmacology. 67 (5): 1648–54. doi:10.1124/mol.104.005983. PMID 15687225. S2CID 11672391.
Vanjski linkovi
uredi
- Ligand-Gated Ion Channel database at European Bioinformatics Institute. Verified availability April 11, 2007.
- "Revised Recommendations for Nomenclature of Ligand-Gated Ion Channels". IUPHAR Database of Receptors and Ion Channels. International Union of Basic and Clinical Pharmacology. Arhivirano s originala, 23. 9. 2015. Pristupljeno 6. 2. 2023.
- www.esf.edu Arhivirano 9. 2. 2008. na Wayback Machine
- www.genenames.org
- www.guidetopharmacology.org
As of ovo uređivanje, ovaj članak koristi sadžaj iz "1.A.9 The Neurotransmitter Receptor, Cys loop, Ligand-gated Ion Channel (LIC) Family", koji je licenciran na način da dozvoljava korištenje pod Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License, ali ne pod GFDL. Svi odgovarajući uslovi moraju biti praćeni.