1.
Какие известны типы и семейства рецепторов глутамата?
Глутамат (или глутаминовая кислота) считается наиболее распространенным возбуждающим нейромедиатором в мозге. Выделение глутамата во время нейротрансмиссии активирует рецепторы глутамата в постсинаптических нейронах и регулирует различные функции мозга. Существует два типа рецепторов глутамата: семейство рецепторов, сопряженных с G-белком, и семейство ионных каналов. Семейство рецепторов глутамата, сопряженных с G-белком, известно как метаботропные рецепторы глутамата (mGluR). Однако семейство ионных каналов рецепторов глутамата, также известных как ионотропные рецепторы глутамата (iGluR), состоит из четырех различных подсемейств: альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовая кислота (AMPA), дельта, каинат и N-метил-D-аспартат (NMDA) (Reiner A., Levitz J.2018 ).
Какие рецепторы глутамата вызывают медленные ответы и способствуют продолжительным изменениям функций синапсов?
mGluR действуют совместно с G-белками, чтобы индуцировать пути вторичных мессенджеров и запускать каскад биохимических реакций. Эти типы рецепторов глутамата вызывают медленные ответы и способствуют долгосрочным изменениям функции синапсов (Scheefhals N., MacGillavry H., 2018). Напротив, iGluR не требуют G-белков. Вместо этого они собираются в тетрамеры, образуя ионные каналы, а связывание нейротрансмиттеров напрямую открывает канал, открывая возможность потоку ионов Na + и K +В центральной нервной системе млекопитающих iGluR отвечают за быструю возбуждающую передачу, способную передавать сигналы постсинаптическим нейронам в течение миллисекунд. Кроме того, некоторые подтипы, такие как рецепторы NMDA, а также определенные рецепторы AMPA и каинатные рецепторы, также позволяют потоку ионов Ca2⁺ . проникать в нейрон.
2.
Какую роль играют рецепторы AMPA в мозге млекопитающих?
Рецепторы AMPA, часть семейства iGluRs, являются основными преобразователями быстрой возбуждающей синаптической передачи в мозге млекопитающих и имеют решающее значение для пластичности, памяти и синаптической передачи (Hansen KB, et.al., 2021).
Из скольких субъединиц состоят рецепторы AMPA и где они образуются?
Рецепторы AMPA состоят из четырех субъединиц: GluA1, GluA2, GluA3 и GluA4 (Bennett M., et al. 1996 ). Во взрослом мозге рецепторы AMPA обычно существуют в гетеротетрамерной форме, в основном состоящей из двух димеров, образованных комбинациями субъединиц GluA1, GluA2 или GluA3. GluA4 экспрессируется на ранних стадиях развития (Zhu JJ., et al. 2000 ), но во взрослом мозге он отсутствует. Функциональные тетрамеры этих субъединиц собираются в эндоплазматическом ретикулуме, а затем транспортируются через эндосомы к синаптической поверхности, где они образуют ионные каналы (Greger I., et.al., 2017). Поскольку каждая субъединица этого рецептора вносит разный вклад в кинетику канала, ионную селективность и трафик рецептора, гетеромеризация этих субъединиц добавляет значительное разнообразие к функциям рецептора AMPA. Функции рецептора AMPA регулируются посредством сложного сигнального процесса, который зависит не только от образования пор ионного канала, но и от различных вспомогательных компонентов. Фактически, эти вспомогательные компоненты помогают определить основные характеристики шлюзования рецептора AMPA, проводимости канала, трафика и удержания на синаптической поверхности. Кроме того, трафик, удержание в синапсе и проводимость одного канала также регулируются специфическими для субъединиц посттрансляционными модификациями, такими как фосфорилирование (Diering GH, Huganir RL ., 2018)
3.
В чем заключаются особенности кинетики рецепторов AMPA?
Рецепторы AMPA постоянно перемещаются к синаптической поверхности и от нее (Chater T., Goda J., 2022 ). Было показано, что они входят в мембрану и покидают ее в течение нескольких секунд или минут, и что функционально значимая форма долговременной потенциации (LTP) в значительной степени зависит от включения в мембрану рецепторов AMPA (Díaz-Alonso J., Nicoll R., 2021). Индукция LTP вызывает вставку рецепторов AMPA на синаптическую поверхность, в то время как долговременная депрессия (LTD) приводит к удалению рецепторов AMPA (Chater TE, Goda Y., 2022).
Какую роль играют рецепторы AMPA в функции памяти?
Рецепторы AMPA имеют решающее значение для функций памяти. Блокада функции рецепторов AMPA приводит к нарушениям консолидации и угасания воспоминаний о страхе, а также консолидации и реконсолидации пространственной и распознавательной памяти (Furini C, et.al., 2020).
Выводы
Существует два типа рецепторов глутамата: семейство рецепторов, сопряженных с G-белком, и семейство ионных каналов.
Ионотропные рецепторы глутамата (iGluR), состоят из четырех подсемейств: AMPA, дельта, каинат и NMDA
Рецепторы AMPA имеют решающее значение для пластичности, памяти и синаптической передачи
Блокада рецепторов AMPA приводит к нарушениям консолидации и угасания воспоминаний о страхе, а также консолидации и реконсолидации пространственной и распознавательной памяти
Литература
Bennett MVL, Pellegrini-Giampietro DE, Gorter JA et al (1996) The GluR2 hypothesis: Ca++-permeable AMPA receptors in delayed neurodegeneration. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 61:373–384.
Chater TE, Goda Y (2022) The shaping of AMPA receptor surface distribution by neuronal activity. Front Synaptic Neurosci 14:833782.
Díaz-Alonso J, Nicoll RA (2021) AMPA receptor trafficking and LTP: carboxy-termini, amino-termini and TARPs. Neuropharmacology 197:108710.
Diering GH, Huganir RL (2018) The AMPA receptor code of synaptic plasticity. Neuron 100:314–329.
Furini CRG, Nachtigall EG, Behling JAK et al (2020) Molecular mechanisms in hippocampus involved on object recognition memory consolidation and reconsolidation. Neuroscience 435:112–123
Greger IH, Watson JF, Cull-Candy SG (2017) Structural and functional architecture of AMPA-type glutamate receptors and their auxiliary proteins. Neuron 94:713–730.
Hansen KB, Wollmuth LP, Bowie D et al (2021) Structure, function, and pharmacology of glutamate receptor ion channels. Pharmacol Rev 73:1469–1658
Reiner A, Levitz J (2018) Glutamatergic signaling in the central nervous system: ionotropic and metabotropic receptors in concert. Neuron 98:1080–1098
Scheefhals N, MacGillavry HD (2018) Functional organization of postsynaptic glutamate receptors. Mol Cell Neurosci 91:82–94
Zhu JJ, Esteban JA, Hayashi Y, Malinow R (2000) Postnatal synaptic potentiation: delivery of GluR4-containing AMPA receptors by spontaneous activity. Nat Neurosci 3:1098–1106.
Добавить комментарий