카이나이트수용체

Kainate receptor
카인산
글루탐산

카이네이트 수용체, 즉 카인산 수용체(KARs)는 신경전달물질 글루탐산염에 반응하는 이온성 수용체다. 이들은 조류 디제나 심플렉스로부터 처음 격리된 약물인 작용제 카이네이트에 의한 선택적 활성화를 통해 먼저 뚜렷한 수용체형으로 확인되었다. 전통적으로 AMPA 수용체와 함께 비NMDA형 수용체로 분류돼 왔다. KARs는 다른 이온성 글루탐산염 수용기인 AMPA와 NMDA 수용체보다 덜 이해된다. 시냅스 후 카이네이트 수용체는 흥분성 신경전달에 관여한다. 사전 시냅스 카인산 수용체는 사전 시냅스 메커니즘을 통해 억제 신경전달물질 GABA의 방출을 조절함으로써 억제 신경전달에 관여해왔다.

구조

There are five types of kainate receptor subunits, GluR5 (GRIK1), GluR6 (GRIK2), GluR7 (GRIK3), KA1 (GRIK4) and KA2 (GRIK5), which are similar to AMPA and NMDA receptor subunits and can be arranged in different ways to form a tetramer, a four subunit receptor.[1] GluR은5-7 호모머(예: 전적으로 GluR5로 구성된 수용체)와 헤테로머(예: GluR과5 GluR로6 구성된 수용체)를 형성할 수 있지만, KA1과 KA2는 GluR5-7 서브유닛 중 하나와 결합해야만 기능 수용체를 형성할 수 있다.

2009년 이후, 카이네이트 수용체 하위 단위는 그들의 유전자 이름과 일치하도록 이름이 바뀌었다. 따라서 GluR5-7은 현재 GluK1-3이고 KA1과 KA2는 각각 GluK4와 GluK5이다.[2]

각 KAR 서브유닛은 조립에 핵심적인 역할을 하는 400 리지드 외 N-단자 영역으로 시작하여 S1이라고 하는 신경전달물질 결합형 분할의 첫 번째 세그먼트가 뒤따른다. 그리고 나서 이 부분은 세포막을 통과하여 세 개의 막간경간 영역 중 첫 번째인 M1을 형성한다. M2 부분은 막의 세포질 표면에서 시작하여 절반 정도 세포막으로 밀어넣은 다음 다시 세포질까지 빠져 나간다. "p 루프"라고 불리는 이 부분은 수용기의 칼슘 투과성을 결정한다. M2는 M3로 변하는데, 이것은 신경전달물질 결합 부위(S2라 불리는 부분)를 완성하기 위해 세포외 표면에 나타나는 또 다른 투과물 세그먼트다. M4는 세포외에서 시작하여 다시 막을 통과하여 세포질 속으로 들어가 단백질의 C단자를 형성한다.

리간드 결합 포켓의 차이는 적당히 서브유닛 선택적인 카이네이트 수용체 작용제 및 길항제의 발달을 가능하게 한다.

컨덕턴스

카이네이트 수용체에 의해 형성된 이온 채널은 나트륨과 칼륨 이온에 침투할 수 있다. 카이네이트 수용체 채널의 단일 채널 전도율은 약 20 pS로 AMPA 채널과 유사하다. 그러나 KARs에 의해 생성된 시냅스 후 전위의 상승 및 붕괴 시간은 AMPA 후 전위의 상승 및 붕괴 시간보다 느리다. Ca에2+ 대한 그들의 투과성은 보통 매우 미미하지만 p 루프 끝에 있는 서브유닛과 RNA 편집에 따라 다르다.[3]

뉴런에서 알려진 KAR 역할


헤테로머

많은 카이네이트 수용체들이 이성애자로 존재하는 것으로 보인다. '고선호도' 서브유닛 GluK4와 GluK5는 '저선호도' 서브유닛(GluK1-3)을 가진 헤테로머로서만 기능 채널을 형성할 수 있다.

역할

카이네이트 수용체들은 시냅스 이전의 작용과 시냅스 후의 작용을 모두 가지고 있다.[4] 그들은 AMPA나 NMDA 수용체보다 뇌에서 다소 제한된 분포를 가지고 있으며, 그 기능도 잘 규정되어 있지 않다. 경련성 카인산은 부분적으로 GluK2 서브유닛을 포함한 카이네이트 수용체들의 활성화와 아마도 AMPA 수용체를[5] 통해서도 발작을 유도한다. GluK1 서브유닛을 포함하는 카이네이트 수용체들의 활성화 또한 발작을 유발할 수 있지만, 이 서브유닛의 삭제는 카이네이트나 다른 발작 모델에 대한 발작 민감성을 감소시키지 않는다. GluK1이나 GluK2 중 하나를 삭제한다고 해서 친밀해지는 간질유전증이나 발작의 발현이 바뀌지는 않는다.

최근 전압 클램핑을 통한 조사를 통해 케인산 수용체들이 뉴런에서 단순히 이온성(또는 막의 전도성을 직접 변화시키는 것) 이상의 역할을 갖는 것으로 나타났다. 메타보틱스(또는 이차 단백질 경로를 통한 간접) 효과는 많은 부속 단백질과 G단백질 폭포를 통해 지속적인 전류를 통해 검증되었다.[6] 왜 KAR의 양극화와 분포가 뉴런과 뇌 영역마다 그렇게 많은 차이를 보이는지에 대한 설명뿐만 아니라 이 경로의 구체적인 연결고리는 아직 발견되지 않고 있다.[7] 이 단백질들은 수용체들의 속도를 높이고 발달 중 신경회로의 성숙에 있어서 KAR의 역할을 설명하는데 도움을 주는 것으로 밝혀졌다.

Kainate 수용체들이 가지고 있는 더 큰 연관성과 역할들 중 하나는 몇몇 신경학적 질병과 조건들에 대한 것이다. KAR의 표현과 분포는 정신분열증, 우울증, 자폐증, 헌팅턴증, 조울증, 간질 등과 연관성이 있는 것으로 나타났다. 대부분은 글루K1-5의 돌연변이를 통해 온다. 인과관계가 불명확하고 추가 조사 대상이다.[8]

가소성

AMPA 수용체와 달리 카이네이트 수용체는 시냅스에서의 신호 전달에 있어 작은 역할만 한다.[9] 카이네이트 수용체는 시냅스 가소성에 미묘한 역할을 하며, 시냅스 후 세포가 미래의 자극에 반응하여 발화할 가능성에 영향을 미친다.[10][11] 사전 시냅스 세포에서 카이네이트 수용체를 활성화하면 방출되는[3][11][12] 신경전달물질의 양에 영향을 미칠 수 있다.이 효과는 빨리 일어나고 오래 지속될 수 있으며,[12] KARs의 반복적인 자극의 효과는 시간이 지남에 따라 첨가될 수 있다.[11]

리간즈

고민자

반목자

참고 항목

참조

  1. ^ Dingledine R, Borges K, Bowie D, Traynelis SF (March 1999). "The glutamate receptor ion channels". Pharmacological Reviews. 51 (1): 7–61. PMID 10049997. Archived from the original (abstract) on 2009-02-13. Retrieved 2007-12-28.
  2. ^ Collingridge GL, Olsen RW, Peters J, Spedding M (January 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.
  3. ^ a b Huettner JE (August 2003). "Kainate receptors and synaptic transmission". Progress in Neurobiology. 70 (5): 387–407. doi:10.1016/S0301-0082(03)00122-9. PMID 14511698. S2CID 5108956.
  4. ^ Contractor A, Mulle C, Swanson GT (March 2011). "Kainate receptors coming of age: milestones of two decades of research". 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 (April 2014). "Role of GluK1 kainate receptors in seizures, epileptic discharges, and epileptogenesis". The Journal of Neuroscience. 34 (17): 5765–75. doi:10.1523/JNEUROSCI.5307-13.2014. PMC 3996208. PMID 24760837.
  6. ^ Lerma J, Marques JM (October 2013). "Kainate receptors in health and disease". Neuron. 80 (2): 292–311. doi:10.1016/j.neuron.2013.09.045. PMID 24139035.
  7. ^ Contractor A, Mulle C, Swanson GT (March 2011). "Kainate receptors coming of age: milestones of two decades of research". Trends in Neurosciences. 34 (3): 154–63. doi:10.1016/j.tins.2010.12.002. PMC 3051042. PMID 21256604.
  8. ^ Matute C (December 2011). "Therapeutic potential of kainate receptors". CNS Neuroscience & Therapeutics. 17 (6): 661–9. doi:10.1111/j.1755-5949.2010.00204.x. PMC 3430855. PMID 21129167.
  9. ^ Song I, Huganir RL (November 2002). "Regulation of AMPA receptors during synaptic plasticity". Trends in Neurosciences. 25 (11): 578–88. doi:10.1016/S0166-2236(02)02270-1. PMID 12392933. S2CID 1993509.
  10. ^ Contractor A, Swanson GT, Sailer A, O'Gorman S, Heinemann SF (November 2000). "Identification of the kainate receptor subunits underlying modulation of excitatory synaptic transmission in the CA3 region of the hippocampus" (abstract). The Journal of Neuroscience. 20 (22): 8269–78. doi:10.1523/JNEUROSCI.20-22-08269.2000. PMC 6773182. PMID 11069933.
  11. ^ a b c Mayer ML (February 2005). "Crystal structures of the GluR5 and GluR6 ligand binding cores: molecular mechanisms underlying kainate receptor selectivity". Neuron. 45 (4): 539–52. doi:10.1016/j.neuron.2005.01.031. PMID 15721240.
  12. ^ a b Schmitz D, Mellor J, Nicoll RA (March 2001). "Presynaptic kainate receptor mediation of frequency facilitation at hippocampal mossy fiber synapses". Science. 291 (5510): 1972–6. Bibcode:2001Sci...291.1972S. doi:10.1126/science.1057105. PMID 11239159. S2CID 24169827.

외부 링크