| Receptorul GABA A | |
|---|---|
| Notaţie | |
| PDB | 4COF |
| Informații în Wikidata ? | |
Receptorul GABA A este un canal ionic dependent de ligand în sinapsele chimice ale sistemului nervos care inhibă transmiterea excitației nervoase și este controlat de GABA ( principalul neurotransmițător al creierului ). Este, împreună cu receptorul GABA C , unul dintre cei doi receptori ionotropi GABA responsabili de răspunsul organismului la acidul gamma-aminobutiric . În plus față de situsul de legare a GABA, complexul receptor conține segmente alosterice capabile să lege benzodiazepine , barbiturice , etanol , furosemid , neurosteroizi și picrotoxină .
Receptorii ionotropi GABA A au fost izolați pentru prima dată din creierul bovinelor în 1987, iar structura lor a fost apoi determinată a fi compusă din două subunități . Dar mai târziu, datorită tehnicilor de clonare moleculară , au fost izolate un număr mare de subunități diferite care pot face parte din acest receptor. Lista subunităților include șapte familii distincte, dintre care multe includ mai mult de o proteină. Acestea sunt familiile, α (6 izoforme ), β (trei izoforme), γ (trei izoforme) și δ , ε, π și θ (câte o izoforme fiecare). Omologia (asemănarea) în secvențele de aminoacizi între izoformele aceleiași familii ajunge la cel puțin 70%, în timp ce între membrii familiilor diferite este mai mică de 40%; pentru detalii despre proprietățile receptorilor care sunt formați din diferite combinații de subunități, a se vedea tabelul 1.
Fiecare receptor GABA A funcțional este un heteropentamer, unde toate cele cinci subunități au aceeași structură terțiară. Această structură constă în prezența unui domeniu N-terminal mare , a cărui trăsătură caracteristică pentru acest tip de receptor este o punte disulfurică între două reziduuri de cisteină (așa-numita "cys-cys-loop") - o caracteristică comune tuturor receptorilor cu canale ionice. De asemenea, pe domeniul N-terminal sunt numeroase situsuri de legare pentru diferiți liganzi și un situs care activează receptorul atunci când moleculele GABA se leagă de acesta .
Domeniul N-terminal este urmat de patru domenii transmembranare (TM1-4), printre care TM2 introduce căptușeala interioară a lumenului canalului ionic. Între domeniile TM3 și TM4 se află o regiune intracelulară mare care conține segmente utilizate pentru fosforilarea de către protein kinaze, precum și locuri de atașare pentru numeroase proteine de fixare și conductoare. În spatele domeniului TM4 se află un terminal C foarte scurt. În general, numărul de resturi de aminoacizi care alcătuiesc structura terțiară a unei subunități este de aproximativ 400.
Numărul mare de tipuri de subunități de receptor GABA A (16 în total) are ca rezultat un număr mare de receptori GABA A distincti structural , care teoretic pot fi formați de aceștia. Dar practic in vivo nivelul de diversitate al receptorilor funcționali GABA A este mult mai mic. Datorită unor studii biologice moleculare complexe, s-a descoperit ce combinații de subunități pot forma receptori funcționali GABA A - vezi Tabelul 1. Trebuie menționat că nu toate formele de receptori care funcționează normal sintetizate artificial enumerate în tabel se găsesc în prezent în creier.
Studiile receptorilor GABA A recombinanți au arătat că proprietățile funcționale ale receptorilor GABA A sunt în mare măsură determinate de compoziția subunităților receptorilor. În general, următoarele regularități pot fi considerate dovedite:
Se crede în prezent că segmentul de legare a GABA pe receptorul GABA A include reziduuri de aminoacizi din ambele subunități a și p. În același timp, în compoziția subunității β pentru formarea situsului de legare a GABA, două domenii sunt critice, care conțin aminoacizii Y G Y T (cod cu o singură literă, vezi articolul „ aminoacid ”) - resturile 157-160 ale subunității β2 ( în continuare, litera indică aminoacizii de cod cu o singură literă, numărul este numărul restului din lanțul moleculei, începând de la capătul N-terminal); şi, de asemenea, Y G S Y sunt resturi 202-205. Cu toate acestea, conform unor teorii, acest din urmă domeniu poate fi asociat cu mecanismul de transfer conformațional în timpul deschiderii canalului ionic și nu cu situsul de legare a GABA în sine. Reziduurile enumerate mai sus interacționează cu resturile F 64, R 66, S 68, R 120 ale subunității a 1 - astfel, segmentul de legare GABA este format pe suprafața de contact a subunităților a și a.
Studiile pe receptorii recombinanți au arătat că prezența simultană a subunităților α și γ este necesară pentru posibilitatea de reglare alosterică a receptorului GABA A de către benzodiazepine . Au fost identificate mai multe resturi critice de aminoacizi, H101 în subunitatea a1 și subunitatea F77y2 , care afectează activitatea de legare .
În plus, reziduul T 142 al subunității y 2 joacă un rol important , care afectează eficacitatea benzodiazepinelor. Interesant este că restul F77 al subunității y2 este omoloage cu F64 al subunității a1 , care are o influență activă asupra efectului GABA. Astfel, segmentul de legare la benzodiazepină situat pe suprafața dintre subunitățile a și y poate să fi evoluat dintr-un situs de legare a agonistului (adică, GABA).
Setul de subunități care formează receptorul nativ, în special în ceea ce privește diferitele izoforme ale subunităților γ și α, poate influența, de asemenea, farmacologia benzodiazepinelor. Liganzii din seria benzodiazepinelor pot acţiona ca agonişti parţiali sau completi, potenţezând acţiunea GABA; ca antagonişti care nu au nici un efect asupra acţiunii GABA, dar împiedică acţiunea agoniştilor benzodiazepinei; şi ca agonişti inversi parţiali sau completi care inhibă activarea receptorului de către GABA prin acţiunea asupra situsului benzodiazepinei. Efectele agoniştilor inversi pot fi inhibate de antagoniştii benzodiazepinelor. Receptorii care includ subunitățile a1 și p i y 2 (unde i = 1-3) au o afinitate mare pentru benzodiazepine, diazepam , CL218872 și zolpidem (deseori denumite receptori sau liganzi de prim tip). CL218872 și zolpidemul au afinitate mult mai mică pentru receptorii care conțin subunități α 2 -α 3 și α 5 β și γ 2 (receptori de tip II). Următorul grup de receptori, receptorii α4- și α6βіγ2, este insensibil la diazepam, dar capabil să lege agonistul invers parțial, Ro-15-4513. Subunităților α4 și α6 le lipsește restul de aminoacid H101 critic pentru α1 , care este înlocuit cu agrinină . Astfel de receptori sensibili la diazepam sunt numiți receptori de tip 3.
S-a considerat mai întâi că subunitățile β ale receptorului sunt inactive din punct de vedere farmacologic; cu toate acestea, studii recente au arătat că prezența lor în receptorul nativ este o condiție critică pentru funcționarea acestuia, iar conformațiile diferite ale subunităților β pot afecta efectul liganzilor care nu sunt direct asociați cu aceste subunități (de exemplu, efectele loreclesolului). ). În toate cazurile cunoscute în prezent de influență asupra efectelor liganzilor receptorului GABA A de către subunitățile sale β, diferența în răspunsul receptorului se datorează mutațiilor (adică substituțiilor) aceluiași reziduu de aminoacid - la poziția 290 în TM 2 segmente . În cazul subunității β 1 , acest loc este ocupat de serină , iar efectul loreklesol nu este modificat sau inhibat; în cazul subunității β2 , asparagina este localizată în acest loc , ceea ce potențează (mărește) în mod semnificativ efectul loreklesol și al unui număr de alți compuși.
Un alt reziduu care afectează puternic sensibilitatea receptorilor GABA A care înglobează aβ este H 267, care este situat în partea exterioară a domeniului TM2 . Acest reziduu de histidină face parte din segmentul de legare Zn2 + , făcând receptorul susceptibil la inhibarea de către ionii de zinc la o concentrație de aproximativ 100 nM. Localizarea acestui reziduu de aminoacizi în canalul de clorură al receptorului și faptul că cationul de zinc divalent poate intra în canalul adaptat pentru trecerea anionilor monovalenți, indiferent dacă receptorul este activat sau nu, sunt semne ale localizării partea ion-selectivă a moleculei receptorului și mecanismul de deschidere a canalului de la capătul opus al receptorului.
| Combinație de subunități | Distribuție și proprietăți |
| a 1 βγ 2 | Cea mai comună izoformă, ~40% din toți receptorii GABA A ; larg distribuite în sinapsele chimice ale sistemului nervos. |
| α 2 βγ 2 | Destul de comun, de asemenea răspândit. |
| α 3 βγ 2 | Nu la fel de comun ca precedentele două, dar răspândit. |
| a4py2 / 5 _ _ | Relativ rar, întâlnit în hipocamp și talamus. Posibil un receptor extrasinaptic. |
| a 5 βγ 2 | Relativ rar, găsit în hipocamp. |
| a6βγ2/δ | Se găsește numai în stratul granular al cerebelului și în celulele nervoase ale cohleei. Posibil un receptor extrasinaptic. |
| α 1 α 2-6 βγ 2 | Receptorii care conțin două forme diferite ale subunității a sunt probabil să fie foarte rari, dacă este deloc, o astfel de combinație este capabilă să formeze un receptor funcțional. Existența lor poate fi argumentată pe baza rezultatelor reacțiilor imune folosind seruri selective. |
| α 2 α 3-6 βγ 2 | Relativ rar, dacă este deloc, capabil să formeze receptori funcționali. |
| a 3 a 4-6 βγ 2 | Relativ rar, dacă este deloc, capabil să formeze receptori funcționali. |
| agonist natural | GABA |
| Agonist selectiv | izoguvacină |
| Antagonist | Picrotoxina |
| Antagonist selectiv | Bikukullin |
| Modulatori: benzodiazepine | Potentarea |
| Barbituricele | Potentarea |
| Zn2 + ( IC50 ) | Inhibarea (αβ - 100-500nM; αβγ - 100-500mM) |
| Neurosteroizi | Potentarea/inhibarea |
| Eficiență GABA ( UE 50 ) | 2-30μM |
| Ioni care trec prin canal | CI - și HCO 3 - |
| Activarea receptorilor | Rapid (milisecunde) |
| Desensibilizare | rapid si profund |
| Conductanța canalului | 25-32 ps |
Există următoarele subunități [1] :