리간드 게이트 이온 채널

Ligand-gated ion channel
신경전달물질-게이트 이온채널-막 통과영역
LGIC.png
리간드 게이트 이온 채널
식별자
기호.Neur_chan_memb
PF02932
인터프로IPR006029
프로 사이트PDOC00209
SCOP21cek/SCOPe/SUPFAM
TCDB1. A.9
OPM 슈퍼 패밀리14
OPM단백질2/9
  1. 이온채널연결수용체
  2. 이온
  3. 리간드(아세틸콜린 등)
리간드가 리셉터에 결합하면 리셉터의 이온 채널 부분이 열려 이온이 세포막을 통과할 수 있습니다.
송신기(Tr)의 결합과 막전위(Vm)의 변화를 나타내는 리간드 게이트 이온 채널

리간드게이트이온채널(LICs, LGIC)은 일반적으로 이온방향수용체라고도 불리며, 신경전달물질과 같은 화학적 메신저( 리간드)[1][2][3]의 결합에 반응하여 Na, K+, Ca2+ 및/또는 Cl + 이온이 막을 통과할 수 있도록 개방되는 트랜스막 이온채널 단백질의 그룹이다.

시냅스 전 뉴런이 흥분하면 소포에서 시냅스 틈으로 신경전달물질을 방출한다.신경전달물질은 시냅스 후 뉴런에 위치한 수용체에 결합한다.이러한 수용체가 리간드 게이트 이온 채널일 경우, 그 결과로 나타나는 구조 변화는 이온 채널을 열어 세포막을 가로질러 이온의 흐름을 이끈다.이는 결국 흥분성 수용체 반응에 대한 탈분극 또는 억제 반응에 대한 과분극으로 귀결된다.

이러한 수용체 단백질은 전형적으로 적어도 두 개의 다른 도메인으로 구성되어 있다. 이온 기공을 포함하는 트랜스막 도메인과 리간드 결합 위치(알로스테릭 결합 부위)를 포함하는 세포 외 도메인이다.이러한 모듈화는 단백질의 구조를 찾는 '분할 및 정복' 접근법을 가능하게 했다(각 도메인을 개별적으로 결정).시냅스에 위치한 그러한 수용체의 기능은 시냅스 전 방출된 신경전달물질의 화학신호를 직접적이고 매우 빠르게 시냅스 후 전기신호로 변환하는 것이다.많은 LICs는 알로스테릭 배위자, 채널 차단제, 이온 또는 막 전위의해 추가로 조절됩니다.LIC는 진화 관계가 없는 세 개의 슈퍼 패밀리, 즉 cys-loop 수용체, 이온 자극성 글루탐산 수용체 및 ATP 게이트 채널로 분류됩니다.

시스루프수용체

표시된 예측 막 경계를 가진 닫힌 상태의 니코틴성 아세틸콜린 수용체, PDB 2BG9

cys-loop 수용체는 N 말단 세포외 도메인에 있는 시스테인 잔류물 사이의 디술피드 결합에 의해 형성된 특성 루프의 이름을 따서 명명되었다.이들은 일반적으로 이황화 결합이 없는 펜타미 리간드 게이트 이온 채널의 큰 패밀리의 일부이며, 따라서 잠정적인 이름은 "프로루프 수용체"[4][5]이다.세포외 N말단 리간드 결합 도메인 내의 결합 부위는 척추동물의 (1)아세틸콜린(AcCh), (2)세로토닌, (3)글리신, (4)글루탐산 및 (5)γ-아미노부틸산(GABA)에 대한 수용체 특이성을 제공한다.수용체는 그들이 전도하는 이온의 종류(음이온성 또는 양이온성)에 따라 세분되며, 내인성 배위자에 의해 정의된 패밀리로 더 세분화된다.이들은 보통 트랜스막 도메인을 구성하는 4개의 트랜스막 헬리클과 베타 시트 샌드위치 유형, 세포외, N 말단, 리간드 [6]결합 도메인을 포함하는 각 서브유닛에 5대 미국형이다.또한 일부는 이미지에 표시된 것처럼 세포 내 도메인을 포함합니다.

대표적인 리간드 개폐 이온 채널은 니코틴성 아세틸콜린 수용체이다.단백질 서브유닛(일반적으로 αβγ) 펜타머와 아세틸콜린(각 서브유닛의 계면에 하나씩)에 대한 두 개의 결합 부위로 구성됩니다.아세틸콜린이 결합하면 수용체의 구성이 변화하고(모공을 차단하는 류신 잔기를 채널 경로 밖으로 이동시키는 T2 나선과 반대로), 이온이 통과할 수 있도록 약 3 앵스트롬의 모공의 협착이 약 8 앵스트롬으로 넓어진다.이 모공은 Na 이온이 세포로 전기 화학적 구배를 따라 흐를 수 있게+ 해줍니다.충분한 수의 채널이 동시에 열리면 Na 이온에 의해+ 운반되는 양전하의 내향 흐름이 시냅스 후막을 충분히 탈분극시켜 활동 전위를 개시한다.

LIC에 대한 박테리아 상동체가 확인되었으며, 그럼에도 불구하고 화학수용체 [4]역할을 한다는 가설이 있다.이 원핵생물 nACHR 변이는 GLIC 수용체로 알려져 있으며, 이는 확인된 종인 Gloeobacter Ligand-gated Ion Channel의 이름을 따왔다.

구조.

Cys-loop 수용체는 잘 보존된 구조 요소를 가지고 있으며, 큰 세포외 도메인(ECD)은 알파 나선과 10개의 베타 가닥을 가지고 있다.ECD에 이어 세포내 및 세포외 루프 [7]구조에 의해 4개의 막간 세그먼트(TMS)가 접속된다.TMS 3-4 루프를 제외하고 길이는 7-14개밖에 남지 않습니다.TMS 3-4 루프는 세포내 도메인(ICD)의 가장 큰 부분을 형성하고 이러한 모든 상동 수용체 사이에서 가장 가변적인 영역을 나타낸다.ICD는 TMS 3-4 루프와 TMS 1-2 루프에 의해 이온 채널 구멍 [7]앞에 정의됩니다.결정화는 가족의 일부 구성원에 대한 구조를 밝혀냈지만, 결정화를 허용하기 위해 세포 내 루프는 보통 원핵생물 cys-loop 수용체에 존재하는 짧은 링커로 대체되었고, 그래서 그들의 구조는 알려지지 않았다.그럼에도 불구하고, 이 세포 내 루프는 탈감작, 약리 물질에 의한 채널 생리의 변조 및 번역변형에서 기능하는 것으로 보인다.밀매에 중요한 모티브가 포함되어 있으며 ICD는 억제 시냅스 [7]형성을 가능하게 하는 발판 단백질과 상호작용한다.

양이온성 카이스루프 수용체

유형 학급 IUPHAR 권장
단백질명
이전 이름
세로토닌
(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
니코틴 아세틸콜린
(nACHR)
알파 α1
α2
α3
α4
α5
α6
α7
α9
α10
CHRNA1
CHRNA2
CHRNA3
CHRNA4
CHRNA5
CHRNA6
CHRNA7
CHRNA9
CHRNA10
ACHRA, ACHRD, CHRNA, CMS2A, FCCMS, SCCMS







베타. β1
β2
β3
β4
CHRNB1
CHRNB2
CHRNB3
CHRNB4
CMS2A, SCCM, ACHRB, CHRNB, CMS1D
EFNL3, nAChRb2

감마 γ 크릉크 ACHRG
델타 δ 크랏도 ACHRD, CMS2A, FCCMS, SCCMS
엡실론 ε 크린 ACHRE, CMS1D, CMS1E, CMS2A, FCCMS, SCCMS
아연활성 이온 채널
(ZAC)
ZAC ZACN ZAC1, L2m LICZ, LICZ1

음이온성 시스루프 수용체

유형 학급 IUPHAR 권장
단백질명[8]
이전 이름
가바A 알파 α1
α2
α3
α4
α5
α6
GABRA1
가브라2
가브라3
가브라4
가브라5
GABRA6
EJM, ECA4
베타. β1
β2
β3
GABRB1
GABRB2
GABRB3


ECA5
감마 11
22
33
GABRG1
GABRG2
GABRG3
CAE2, ECA2, GEFSP3
델타 δ 개버드
엡실론 ε 가브리
파이 π GABRP
세타 θ GABRQ
11
22
33
GABRR1
GABRR2
GABR3
가바C[9]
글리신
(GlyR)
알파 α1
α2
α3
α4
GLRA1
GLRA2
GLRA3
GLRA4
스테

베타. β GLRB

글루탐산이온수용체

이오노트로픽 글루탐산 수용체는 신경전달물질 글루탐산염과 결합한다.이들은 세포외 아미노 말단 도메인(ATD, 테트라머 어셈블리를 포함), 세포외 리간드 결합 도메인(LBD, 글루타메이트를 결합하는 LBD) 및 이온 채널을 형성하는 TMD(Transmembrane Domain)로 구성된 각 서브유닛과 함께 테트라머를 형성한다.각 서브유닛의 막 통과 도메인은 3개의 막 통과 나선과 재진입 루프가 있는 반막 나선을 포함한다.단백질의 구조는 N 말단의 ATD에서 시작하여 TMD의 나선 1, 2, 3에 의해 중단되는 LBD의 전반부에서 시작하여 LBD의 마지막 절반으로 계속된 후 C 말단에서 TMD의 나선 4로 종료된다.즉, TMD와 세포외 도메인 사이에는 3개의 링크가 있습니다.테트라머의 각 서브유닛은 클램셸 형상의 2개의 LBD 단면에 의해 형성된 글루탐산염의 결합부위를 가진다.이온 채널을 열려면 테트라머에 있는 이 사이트 중 두 곳만 점유하면 됩니다.모공은 반전 칼륨 채널과 유사한 방식으로 주로 하프나선 2에 의해 형성됩니다.

아미노 말단, 리간드 결합 및 막 통과 도메인을 나타내는 글루탐산 길항제와의 결합 AMPA 수용체 PDB 3KG2
유형 학급 IUPHAR 권장
단백질명
이전 이름
AMPA 글루아 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
카이나테 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
그린 1
히죽히죽
히루
GLUN1, NMDA-R1, NR1, GluR11


GluN2A
GluN2B
GluN2C
GluN2D
그린2A
그린2B
그린2C
그린2D
GLUN2A, NMDA-R2A, NR2A, GluR11
GLUN2B, NMDA-R2B, NR2B, hNR3, GluR22
GLUN2C, NMDA-R2C, NR2C, GluR33
GLUN2D, NMDA-R2D, NR2D, GluR44
GluN3A
GluN3B
그린 3A
그린3B
GLUN3A, NMDA-R3A, NMDAR-L, chi-1
GLU3B, NMDA-R3B
'오르판' (GluD) GluD1
GluD2
그리드 1
그리드 2
GluR1 1
GluR22

AMPA수용체

AMPA수용체트래픽

α-아미노-3-히드록시-5-메틸-4-이소옥사졸프로피온산 수용체(AMPA 수용체 또는 퀴스칼레이트 수용체라고도 함)는 중추신경계(CNS)에서 빠른 시냅스 전달을 매개하는 글루탐산용 비NMDA형 이온성 트랜스막 수용체이다.이것의 이름은 인공 글루탐산 아날로그 AMPA에 의해 활성화되는 능력에서 유래되었다.이 수용체는 자연적으로 발생하는 작용제 퀴스칼레이트 이후 왓킨스와 동료들에 의해 "퀴스칼레이트 수용체"로 처음 명명되었고,[10] 후에 코펜하겐에 있는 덴마크 왕립 약학교의 Tage Honore와 동료들에 의해 개발된 선택적 작용제 이후에야 "AMPA 수용체"라는 라벨이 붙여졌다.AMPAR은 의 많은 부분에서 발견되고 신경계에서 가장 흔하게 발견되는 수용체이다.AMPA 수용체 GluA2(GluR2) 테트라머는 결정화된 최초의 글루탐산 수용체 이온 채널이었다.리간드는 다음과 같습니다.

NMDA수용체

활성화된 NMDAR의 스타일화된 묘사

N-메틸-D-아스파르트산 수용체(NMDA 수용체)는 글루타메이트와 공동고니스트(D-serine 또는 글리신)[11]의 동시 결합에 의해 게이트되는 리간드 게이트 이온 채널이다.연구에 따르면 NMDA 수용체는 시냅스 가소성[12][13]기억력을 조절하는 데 관여한다.

"NMDA 수용체"라는 이름은 리간드 N-메틸-D-아스파르트산염(NMDA)에서 유래되었으며, 리간드 N-메틸-D-아스파르트산염(NMDA)은 이러한 수용체에서 선택적 작용제로 작용한다.NMDA 수용체가 두 개의 공동 작용제의 결합에 의해 활성화되면, 양이온 채널이 열리고, Na와2+ Ca가 세포로 흘러 들어가 세포의+ 전위를 상승시킵니다.따라서 NMDA 수용체는 흥분성 수용체이다.휴지 전위에서는 수용체상의 세포외 결합부위에서의 Mg 또는 Zn의2+ 결합은2+ NMDA 수용체 채널을 통한 이온 플럭스를 차단한다.그러나 뉴런이 탈분극되면 예를 들어 Colocalized Post Synaptic AMPA 수용체의 강력한 활성화에 의해 Mg에 의한2+ 전압의존 블록이 부분적으로 완화되어 활성화된 NMDA 수용체를 통한 이온 유입이 허용된다.결과적으로 발생하는2+ Ca 유입은 다양한 세포 내 신호 전달을 촉발할 수 있으며, 이는 궁극적으로 다양한 키나아제 및 포스파타아제 활성화를 통해 신경 기능을 변화시킬 수 있다."[14]리간드는 다음과 같습니다.

ATP 게이트 채널

그림 1일반적인 P2X 수용체 서브유닛의 멤브레인 토폴로지를 보여주는 개략도 표현.첫 번째 및 두 번째 막 통과 도메인은 TM1 및 TM2로 라벨이 지정됩니다.

ATP 게이트 채널은 뉴클레오티드 ATP 결합에 반응하여 열립니다.이들은 서브유닛당 2개의 막 통과 나선형 및 세포내측 C 및 N 말미니를 가진 삼량체를 형성한다.

유형 학급 IUPHAR 권장
단백질명
이전 이름
P2X 없음 P2X1
P2X2
P2X3
P2X4
P2X5
P2X6
P2X7
P2RX1
P2RX2
P2RX3
P2RX4
P2RX5
P2RX6
P2RX7
P2X1
P2X2
P2X3
P2X4
P2X5
P2X6
P2X7

임상 관련성

리간드 게이트 이온 채널은 마취제와 에탄올이 영향을 미치는 주요 부위가 될 가능성이 높지만 이에 대한 명확한 증거는 아직 [16][17]확립되지 않았다.특히 GABA 수용체와 NMDA 수용체는 임상마취에 [18]사용되는 것과 유사한 농도로 마취제의 영향을 받는다.

메커니즘을 이해하고 이러한 수용체에 기능할 수 있는 화학/생물/물리적 성분을 조사함으로써, 점점 더 많은 임상적 응용이 예비 실험 또는 FDA에 의해 증명된다.메만틴은 미국 식품의약국의 승인을 받았다.A와 유럽약국(European Medicine Agency)은 중증에서 중증 알츠하이머병 [19]치료를 담당하며 영국 국립건강관리연구소(National Institute for Health and Care Excellence)로부터 다른 치료 [20]방법에서 실패하는 환자에 대한 제한적 권고를 받았다.아고멜라틴은 이중 멜라토네르기-세로토네르기 경로에 작용하는 약물의 일종으로 임상시험 [21][22]중 불안한 [23]우울증을 치료하는 데 효과가 있다는 연구 결과도 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Gene Family: Ligand gated ion channels". HUGO Gene Nomenclature Committee.
  2. ^ Dorland's Medical Dictionary의 "리간드 게이트 채널"
  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. pp. 156–7. ISBN 978-0-87893-697-7.{{cite book}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  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 (May 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 (2016-01-01). "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 (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.
  9. ^ Olsen RW, Sieghart W (September 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 (January 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". In Sydor A, Brown RY (eds.). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd ed.). New York, USA: McGraw-Hill Medical. pp. 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 (July 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 (March 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 (March 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 (May 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.
  16. ^ Krasowski MD, Harrison NL (August 1999). "General anaesthetic actions on ligand-gated ion channels". Cellular and Molecular Life Sciences. 55 (10): 1278–303. doi:10.1007/s000180050371. PMC 2854026. PMID 10487207.
  17. ^ Dilger JP (July 2002). "The effects of general anaesthetics on ligand-gated ion channels". British Journal of Anaesthesia. 89 (1): 41–51. doi:10.1093/bja/aef161. PMID 12173240.
  18. ^ Harris RA, Mihic SJ, Dildy-Mayfield JE, Machu TK (November 1995). "Actions of anesthetics on ligand-gated ion channels: role of receptor subunit composition" (abstract). FASEB Journal. 9 (14): 1454–62. doi:10.1096/fasebj.9.14.7589987. PMID 7589987. S2CID 17913232.
  19. ^ Mount C, Downton C (July 2006). "Alzheimer disease: progress or profit?". Nature Medicine. 12 (7): 780–4. doi:10.1038/nm0706-780. PMID 16829947.
  20. ^ NICE 기술평가 2011년 1월 18일 아즈하이머병 - 도네페질, 갈란타민, 리바스티그민, 메만틴 (검토) : 최종평가 결정
  21. ^ Heun, R; Coral, RM; Ahokas, A; Nicolini, H; Teixeira, JM; Dehelean, P (2013). "1643 – Efficacy of agomelatine in more anxious elderly depressed patients. A randomized, double-blind study vs placebo". European Psychiatry. 28 (Suppl 1): 1. doi:10.1016/S0924-9338(13)76634-3. S2CID 144761669.
  22. ^ Brunton, L; Chabner, B; Knollman, B(2010).Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics (제12호).뉴욕: 맥그로-힐 프로페셔널.ISBN 978-0-07-162442-8.
  23. ^ Avedisova, A; Marachev, M (2013). "2639 – The effectiveness of agomelatine (valdoxan) in the treatment of atypical depression". European Psychiatry. 28 (Suppl 1): 1. doi:10.1016/S0924-9338(13)77272-9. S2CID 145014277.

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