細胞シグナル伝達における神経伝達物質受容体

細胞シグナル伝達に関連する神経伝達物質受容体リスト

細胞シグナル伝達に関連する神経伝達物質受容体

化学伝達は、神経が神経系内で互いに伝達するための主要な手段である。多くの異なる種類の神経伝達物質が化学伝達の過程において重要な役割を果たしている。神経伝達物質は、シナプス後膜上の神経伝達物質受容体を介して細胞シグナル伝達を達成する。神経伝達物質受容体は大きな特異性と効力を発揮する。多くの受容体が生化学的に単離され精製されており、そして多くはまたクローン化されそして配列決定されている。神経伝達物質受容体は、それらが結合する一次エフェクターの種類に従って下記の4つの主要なカテゴリーに分類することができる。

Four groups of Neurotransmitter Receptor in cell signaling transduction

グループ I:リガンド依存性イオンチャンネルが神経伝達物質受容体として
これらのリガンド依存性イオンチャンネルには、nAChR、GluN1、GluN2A-D、GluN3A、B、GluA1-4、GluK1-3、4-5、GABAA、GlyR、IP3-R1、IP3-R2、IP3-R3、 5HT3、P2X1-7 および Nicotinic cholinergic (筋[αβγδε] と 神経[α または αβ]サブタイプ)が含まれる。

このカテゴリーの受容体には、シナプスによって放出された神経伝達物質によって活性化され、細胞表面に存在する受容体が含まれる(ほとんどの場合、IP3の細胞内リガンド依存性受容体は滑らかな小胞体に存在する)。アゴニストがこれらのリガンド依存性イオンチャネルに結合すると、受容体は立体構造変化を受け、内在性イオンチャネルの開放を促進する(いくつかのリガンド依存性イオンチャネル受容体(例えば、NMDAおよびGABAA)はシナプス外の位置にも見られる)。

特定のイオンに対する透過性は受容体の特徴である。例えば、神経ニコチン性コリン作動性受容体 (nAChR)およびN-メチル-D-アスパラギン酸受容体(NMDA)の両方がNa+およびCa2+イオンに対して選択的透過性であるのに対して、GABAAおよびグリシン受容体は主としてCl-イオンに対して透過性である。イオンコンダクタンスの変化の結果として、膜電位は、nAChRまたはNMDA受容体に生じるように脱分極させられるか、またはGABAAまたはグリシン受容体に観察されるように過分極させられる。

グループII:固有グアニリルシクラーゼ活性を持つ受容体が神経伝達物質受容体として
固有グアニリルシクラーゼ活性を持つ代表的な受容体はGC-Bである。
このグループの受容体は固有グアニリルシクラーゼ活性を有し、受容体が活性化されると環状GMP(cGMP)を生成する。これらの受容体は、細胞外結合ドメイン、単一の膜貫通ドメイン(TMD)、プロテインキナーゼ様ドメイン、およびグアニリルシクラーゼ触媒ドメインから構成されている。

リガンド結合は、受容体における立体構造の変化およびグアニリルシクラーゼ触媒領域の活性化をもたらす。固有グアニリルシクラーゼ活性を有する受容体は、アゴニストの非存在下で通常非常に高度にリン酸化され、そして活性化されるとすぐに脱リン酸化を起こす。

グループ III:固有または関連チロシンキナーゼ活性を有する受容体が神経伝達物質受容体として
固有または関連チロシンキナーゼ活性を有する受容体には下記のものが含まれる:TrkB, EGFR, FGFR1- FGFR4, IGFR-1, Trk A, ErbB2, ErbB3, ErbB4, Trk C, PDGFR α と β, gp130 + CNTFRα と LIFRβ, 2 x gp130 + IL6Rα と gp130 + LIFRβ
このグループの受容体はそれ自体固有受容体型チロシンキナーゼ(RTK)活性を有するか、または細胞質チロシンキナーゼ(RATK)と密接に関連している。 構造的には、RTKは細胞外リガンド結合ドメイン、単一のTMDおよび細胞内触媒キナーゼドメインを有する。

RTKにおけるシグナル伝達の根底にあるのは3つの異なる事象である。(1)最初に、RTKにリガンドが結合すると、受容体は二量体化を受け、それが2つの細胞質ドメインの近位をもたらす。 (2)これらのドメイン間の接触は触媒活性の刺激をもたらすと考えられ、(3)それは次にキナーゼドメイン内外のチロシン残基の分子間自己リン酸化をもたらす。 自己リン酸化されると、RTKは多数の細胞質タンパク質を補充し、タンパク質間相互作用を含む一連の反応を開始する。

神経栄養性サイトカイン(白血病抑制因子、インターロイキン-6または繊毛神経栄養因子)のようなRATK自体は固有チロシンキナーゼ活性を持たないが、活性化されると、二量体化を起こし、そして細胞質チロシンキナーゼ(例えばヤヌスキナーゼ)を動員することができる。その後、RTKで観察されるように、後者はチロシン残基上のRATKをリン酸化し(チロシン自体がリン酸化されることに加えて)、タンパク質間相互作用を促進する。

グループ IV:Gタンパク質共役受容体が神経伝達物質受容体として
神経伝達物質受容体におけるGタンパク質共役型受容体には、アセチルコリン受容体、アデノシン受容体、ATP受容体、ドパミン受容体などが含まれる。このグループの受容体はGタンパク質を含む。数値的には、より多様なタイプの受容体が、他のいかなるメカニズムによるよりも介在性Gタンパク質を介して作用することが実証されている。 これらのGタンパク質共役型受容体(GPCR)は、特有の7つのTMD構造を持っている。Gタンパク質共役型神経伝達物質受容体は、さらに4つの機能カテゴリに分類される。(1) GABAB、α2-adrenergic、D2-dopaminergicまたはM2 muscarinic (mAChR)などのGPCR。セカンドメッセンジャー産生とは無関係にK+コンダクタンスの変化を調節する。(2) 第2グループのGPCRは、アデニリルシクラーゼ活性の調節に関連している。 この調節は、β2-アドレナリン受容体が活性化される場合は正の調節であり、α2- アドレナリン受容体が活性化される場合は負の調節である。cAMP濃度の変化は、プロテインキナーゼA(PKA)の活性を調節する。(3) 第3グループのGPCRは、PIP2の分解、IP3およびDAGの形成を伴うホスホイノシチド特異的ホスホリパーゼC(PLC)の活性化に関連する。これらの受容体は、プロテインキナーゼC (PKC)の作用を介してCa2+ホメオスタシスの変化およびタンパク質のリン酸化に関連している。IP3結合GPCRによって調節され得る他のエフェクター酵素には、ホスホリパーゼA2とホスホリパーゼDが含まれる。 (4) 第4グループ、そしてGPCRを活性化するためのユニークなメカニズムは、構造的に原型GPCRである視覚色素ロドプシンによって利用されるものである。 しかし、この場合、ロドプシンの活性化を引き起こすのは化学的刺激よりもむしろ光である。 光活性化ロドプシンはトランスデューシンを活性化する。トランスデューシンは、cGMPのGMPへの加水分解において同時増加した速度でcGMPホスホジエステラーゼと共役しているGタンパク質の一種である。

細胞シグナル伝達に関連する神経伝達物質受容体:参考文献

• Holz R W, Fisher S K. Synaptic transmission and cellular signaling: an overview[J]. Basic neurochemistry. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 1999: 191-212.