Idi na sadržaj

Ligand-vođeni ionski kanal

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Neurotransmiterima-vođena regija ionskih kanala
Ligandom vođeni ionski kanal
Identifikatori
SimbolNeur-chan-memb
PfamPF02932
InterProIPR006029
PROSITEPDOC00209
SCOP21cek / SCOPe / SUPFAM
TCDB1.A.9
OPM superporodica14
OPM protein2bg9
Dostupne proteinske strukture:
Pfam  strukture / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumsažetak strukture
  1. Receptor vezan s ionskim knalom
  2. Ioni
  3. Ligand (acetilholin)
Kada se ligandi vežu za receptor, otvara se dio receptora ionskog kanala, omogućavajući ionima da prolaze kroz ćelijsku membranu.
Ligand-vođeni ionski kanal koji pokazuje vezivanje transmitera (Tr) i promjenu membranskog potencijala (Vm)

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]

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 | uredi izvor]
Nikotinski acetilholinski receptor u zatvorenom stanju sa prikazanim predviđenim granicama membrane, PDB 2BG9

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

[uredi | uredi izvor]

Cis-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 | uredi izvor]
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 | uredi izvor]
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

[uredi | uredi izvor]

Ionotropni 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.

AMPA receptor vezan za antagonist glutamata koji pokazuje amino terminal, vezivanje liganda i transmembranski domen, PDB 3KG2
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 | uredi izvor]
Promet AMPA receptora

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:

NMDA receptori

[uredi | uredi izvor]
Stilizirani prikaz aktiviranog NMDAR-a

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:

ATP kanali

[uredi | uredi izvor]
Shema topologije membrane tipske podjedinice P2X receptora. Prvi i drugi transmembranski domen su označeni sa TM1 i TM2.

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

[uredi | uredi izvor]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ "Gene Family: Ligand gated ion channels". HUGO Gene Nomenclature Committee. Arhivirano s originala, 14. 11. 2017. Pristupljeno 6. 2. 2023.
  2. ^ "ligand-gated channel" na Dorland's Medical Dictionary
  3. ^ 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)
  4. ^ 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.
  5. ^ 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.
  6. ^ 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.
  7. ^ 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.
  8. ^ 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.
  9. ^ 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.
  10. ^ 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.
  11. ^ 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.
  12. ^ 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.
  13. ^ 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.
  14. ^ Dingledine R, Borges K, Bowie D, Traynelis SF (mart 1999). "The glutamate receptor ion channels". Pharmacological Reviews. 51 (1): 7–61. PMID 10049997.
  15. ^ 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 | uredi izvor]

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.


Šablon:Farmakomodulacija