ГАМКВ-рецептори — це друга за чисельністю група ГАМК-чутливих рецепторів після ГАМКА. Ці рецептори були відкриті в 1981 році завдяки детальному фармакологічному аналізу ефектів ГАМК в мозку, і характеризуються нечутливістю до (на відміну від ГАМКА-рецепторів) та здатністю активуватись селективним агоністом баклофеном. ГАМКВ-рецептори забезпечують здійснення відносно повільної передачі гальмівних нервових сигналів, їхня дія звичайно призводить до гіперполяризації постсинаптичної мембрани та пригнічення вивільнення нейромедіатору в хімічному синапсі.
Молекулярна структура
У геномі людини виявлено два гени, які кодують дві білкові ізоформи, що формують ГАМКВ-рецептори: R1 та R2. Ці субодиниці мають приблизно 35%-у збіжність в первинній структурі (послідовності амінокислотних залишків). ГАМКВ-рецептори належать до родини рецепторів, поєднаних з G-протеїнами (G-protein-coupled receptors, GPCR), і в межах цієї родини структурно найближчі до С-рецепторів — групи, до якої також входять метаботропні глутаматні та Са2+-чутливі рецептори.
Кожна з субодиниць ГАМКВ-рецептору має великий зовнішній N-кінець, за яким послідовно розташовані сім трансмембранних доменів та внутрішньоклітинний C-кінець, котрий виступає інструментом гетеродимеризації. Рецептори даного виду звичайно розрізняють за їхньою потребою в субодиниці R1 чи R2 для гетеродимеризації — тільки після такої гетеродимеризації ГАМКВ-рецептор стає повністю функціональним; це є єдиним такого роду прикладом серед досі відкритих G-протеїн-поєднаних рецепторних структур. Більш того, якщо вказані субодиниці експресуються роздільно, R1 нездатна досягти зовнішньої клітинної мембрани, лишаючись утримуваною на ендоплазматичному ретикулумі, а R2 без R1 нездатна зв'язувати ГАМК. Незважаючи на відкритий повністю функціональний С-домен одиночної субодиниці R2, досі не було отримано свідоцтв про можливість її поєднання з вільними субодиницями інших аналогічних GPCR-рецепторів.
Сайт зв'язування ГАМК: модель «Венериної мухоловки»
Всім представникам С-класу GPCR-рецепторів притаманний східний механізм активації завдяки дії агоністу, що відомий під назвою «Модель Венериної мухоловки». Побудовані зараз функціональні моделі цієї структури припускають, що ліганд потрапляє до N-термінального сайту зв'язування на субодиниці R1, проходячи між двох великих лопастей, які здатні до обертання завдяки спеціальній «шарнірній» ділянці (див. малюнок). Модель струтури цієї «мухоловки» була побудована, ґрунтуючись на екстраполяції схожої доменної лопасної структури, що наявна в бактеріальному периплазматичному лейцин-ізолейцин-валін зв'язуючому протеїні.
Після того, як агоніст потрапляє в щілину між рухомими долями субодниці R1, ці долі змикаються і блокують його молекулу. Аналогічна блокуюча структура «Венериної мухоловки» наявна і в R2-субодиниці, але при цьому в даній субодиниці відсутні амінокислотні залишки, що необхідні для формування місця зв'язування агоністу та/або антагоністу. Можливо, субодиниця R2 може бути активованою ще не ідентифікованим лігандом (невідомо, ендогенним чи екзогенним) — але попри всі досліди така активуюча речовина (ліганд) досі не знайдена.
Проведення сигналів: роль G-протеїнів та іонних каналів
Завдяки активації ГАМКВ-рецепторів здійснюється регулювання декількох комплексних процесів всередині нервової системи: сюди входить інгібіювання аденілил-циклази; редукція агоніст-стимульованого синтезу інозитол-1,4,5-трифосфату; інгібіювання електично-активованих Са2+-каналів; а також, за останніми даними, активація внутрішньо-фракціонованих К+-каналів. Передача ефекту з ГАМКВ-рецепторів на адениліл-циклази відбувається через комплекс G-протеїнів, а саме протеїни Gαi та Gαo. Агоніст-залежне G-протеїн-зв'язування забезпечується завдяки взаємодії з одним (або більше) внутрішньоклітинним доменом на субодиниці R2 — як звичайно вважають, з другою та третьою внутрішньоклітинними петлями (але всі дані на користь цього, поки що, є лише опосередкованими). Калієві іонні канали, дія яких регулюється ГАМКВ-рецепторами, зазнають в даному випадку впливу через активацію βγ-комплексу G-протеїнів (Gβγ). Ций же самий G-протеїновий комплекс функціонально поєднує ГАМКВ-рецептори з пресинаптичними кальцієвими каналами N-, Р- та Т-типу.
Локалізація субодиниць ГАМКВ-рецепторів
Задопомогою імуногістохімічних методів достовірно встановлено, що як субодиниця R1, так і субодиниця R2 ко-експресуються (тобто синтезуються сумісно) практично в усіх регіонах мозку, хоча в розподілі функціональних субодиниць і спостерігаються деякі розбіжності. Наприклад, субодиниці типу R1а переважають в зубчастій звивині гіпокампусу та стріатуму і наявні в гіпоталамусі, зоровій корі, стовбурі головного мозку та в гранулярному шарі кори мозочка. В той же час субодиниці типу R1b можуть бути знайдені в приповерхневих шарах кори великих півкуль, середній частині хабенули, міжножковому ядрі, в спинному мозку та в молекулярному шарі кори мозочка.
Субодиниця R2 знайдена практично всюди: в гіпокампі, корі великих півкуль, в клітинах Пуркін'є мозочку та в спинному мозку — відповідно до того, що ГАМКВ-рецептори всюди представлені гетеродімерами. Тим не менше, в деяких пробах в досліді експресувалася лише одна субодиниця рецептору: R1, що знайдена у великих інтернейронах гіпокампа за відсутності R2. R1-субодиниця рецептору не може формувати функціональний рецептор; але, можливо, інші, ще не ідентифіковані субодиниці ГАМКВ-рецептору можуть зв'язуватись з нею за відсутності R2 і формувати функціонуючу рецептрну структуру.
Локалізація ГАМКВ-рецепторів в окремому нейроні є переважно екстрасинаптичною (за межами синаптичних структур). Це є ознакою виконання інгібіторної ролі цими рецепторами тільки під час дуже інтенсивного вивільнення ГАМК, коли вона дифундує за межі синпатичних щілин; також це добре узгоджується з функціональним призначенням ГАМКВ-рецепторів, як одного з механізмів довготривалої повільної модуляції синаптичного інгібіювання.
Модуляція ГАМКВ-рецепторів
Кількість екзогенних лігандів ГАМКВ-рецепторів наразі значно менша за таку для ГАМКА-рецепторів. Тим не менше, більшість фармакологічних властивостей ГАМКВ-рецептору виражена у взаємодії його з різними екзогенними агоністами та антагоністами різної сили впливу. Протягом останніх 30 років було синтезовано велику кількість похідних фосфінової кислоти, які є лігандами ГАМКВ-рецептору, але, тим не менше, найзручнішим селективним агоністом рецептору досі є (-)-баклофен, що виявляє також і стереоселективність. Іншим потужним агоністом є амінопропілфосфінова кислота (aminopropylphosphinic acid, APPA), дія котрої в 7-10 разів сильніша за баклофен. Тим не менше, ці агоністи не можуть бути використані для розрізнення різних ізоформ ГАМКВ-рецептору.
Ряд агоністів даного рецептору виявляє досить широкий спектр активності: від відносно низькоактивних сполук саклофену та факлофену, до набагато потужніших GGP-54626, CGP-55845 та CGP-64213. Але, як і у випадку агоністів, ці антагоністи не є селективними лігандами різних ізоформ ГАМКВ-рецептору.
Існує ряд спостережень щодо наявності алостеричної зовнішньої регуляції ГАМКВ-рецепторів, яка є результатом їхньої часткової структурної тотожності з Са2+-чутливими рецепторами та мускаріновими глутаматними рецепторами, які також чутливі до зміни концентрації Са2+ в навколишньому середовищі. Мілімолярні концентрації Са2+ здатні здійснювати позитивний вплив на ефект природного медіатора (ГАМК), зменшуючи її ЕС50, але вони не впливають на ефекти баклофену. Цей ефект притаманний винятково іонам Са2+ і може бути придушеним точковою мутацією в субодиниці R1 рецептору (заміна серину-269 на аланін). За відсутності ГАМК іони кальцію до активації ГАМКВ-рецептору не здатні.
Вплив на функціональну активність ГАМКВ-рецептору також може бути здійсненим шляхом активації сигнальних ланцюгів, що стимулюють активність протеїн-кіназ. C-кінець рецепторної макромолекули містить велику кількість сайтів однакової структури, на яких здійснюється фосфориляція завдяки дії протеїн-кіназ. Зокрема, при фосфориляції серіну-892 в субодиниці R2 відбувається стабілізація зв'язку між двома субодиницями ГАМКВ-рецептору завдяки посиленню зв'язку рецепторної макромолекули з елементами клітинної мембрани, що, кінець-кінцем, призводить до активнішої генерації сигналів всією сукупністю ГАМКВ-рецепторів на даному нейроні.
Див. також
Література
- Bettler B, Kaupmann K, Bowery N (1998): GABAB receptors: drugs meet clones. Curr Opin Neurobiol 8:345-350. (англ.)
- Billinton A, Ige AO, Bolam JP, White JH, et al. (2001): Advances in the molecular understanding of GABAB receptors. Trends Neurosci 24:277-282. (англ.)
- Bormann J (2000): The «ABC» of GABA receptors. Trends Pharmacol Sci 21:16-19. (англ.)
- Bowery NG, Enna SJ (2000) : γ-Aminobutyric acidB receptors: first of the functional metabotropic heterodimers. J Pharmacol Exp Ther 292:2-7. (англ.)
- Couve A, Moss SJ, Pangalos M (2000): GABAB receptors: a new paradigm in G protein signaling. Mol Cell Neurosci 16:296-312
Hill DR, Bowery NG (1981): [3H]-baclofen and [3H]-GABA bind to bicuculline-insensitive GABAB sites in rat brain. Nature 290:149-152. (англ.)
- Jones KA, Borowsky B, Tamm JA, Craig DA, et al. (1998): GABAB receptors function as a heteromeric assembly of the subunits GABABR1 and GABABR2. Nature 396:674-679.(англ.)
- Kaupmann K, Huggel, Heid J, Flor PJ, et al. (1997): Expression cloning of GABAB receptors uncovers similarity to metabotropic glutamate receptors. Nature 386:239-246. (англ.)
- Schuler V, Luscher C, Blanchet C, Klix N, et al. (2001): Epilepsy, hyperalgesia, impaired memory, and loss of pre- and postsynaptic GABAB responses in mice lacking GABAB R1. Neuron 31:47-58. (англ.)
- White JH, Wise A, Main MJ, Green A, et al. (1998): Heterodimerization is required for the formation of a functional GABAB receptor. Nature 396:679-682. (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
GAMKV receptori ce druga za chiselnistyu grupa GAMK chutlivih receptoriv pislya GAMKA Ci receptori buli vidkriti v 1981 roci zavdyaki detalnomu farmakologichnomu analizu efektiv GAMK v mozku i harakterizuyutsya nechutlivistyu do na vidminu vid GAMKA receptoriv ta zdatnistyu aktivuvatis selektivnim agonistom baklofenom GAMKV receptori zabezpechuyut zdijsnennya vidnosno povilnoyi peredachi galmivnih nervovih signaliv yihnya diya zvichajno prizvodit do giperpolyarizaciyi postsinaptichnoyi membrani ta prignichennya vivilnennya nejromediatoru v himichnomu sinapsi Budova subodinic GAMKV receptora Topologiya dvoh vidomih subodinic receptoru R1 ta R2 pokazuye vporyadkuvannya riznih form cih subodinic ta riznicyu mizh nimi Variaciyi v pervinnij strukturi kozhnoyi subodinici R1a d ta R2a s pokazani sucilnimi v razi povnistyu riznih poslidovnostej abo punktirnimi v razi vidsutnih dilyanok liniyami Molekulyarna strukturaU genomi lyudini viyavleno dva geni yaki koduyut dvi bilkovi izoformi sho formuyut GAMKV receptori R1 ta R2 Ci subodinici mayut priblizno 35 u zbizhnist v pervinnij strukturi poslidovnosti aminokislotnih zalishkiv GAMKV receptori nalezhat do rodini receptoriv poyednanih z G proteyinami G protein coupled receptors GPCR i v mezhah ciyeyi rodini strukturno najblizhchi do S receptoriv grupi do yakoyi takozh vhodyat metabotropni glutamatni ta Sa2 chutlivi receptori Kozhna z subodinic GAMKV receptoru maye velikij zovnishnij N kinec za yakim poslidovno roztashovani sim transmembrannih domeniv ta vnutrishnoklitinnij C kinec kotrij vistupaye instrumentom geterodimerizaciyi Receptori danogo vidu zvichajno rozriznyayut za yihnoyu potreboyu v subodinici R1 chi R2 dlya geterodimerizaciyi tilki pislya takoyi geterodimerizaciyi GAMKV receptor staye povnistyu funkcionalnim ce ye yedinim takogo rodu prikladom sered dosi vidkritih G proteyin poyednanih receptornih struktur Bilsh togo yaksho vkazani subodinici ekspresuyutsya rozdilno R1 nezdatna dosyagti zovnishnoyi klitinnoyi membrani lishayuchis utrimuvanoyu na endoplazmatichnomu retikulumi a R2 bez R1 nezdatna zv yazuvati GAMK Nezvazhayuchi na vidkritij povnistyu funkcionalnij S domen odinochnoyi subodinici R2 dosi ne bulo otrimano svidoctv pro mozhlivist yiyi poyednannya z vilnimi subodinicyami inshih analogichnih GPCR receptoriv Sajt zv yazuvannya GAMK model Venerinoyi muholovki Vsim predstavnikam S klasu GPCR receptoriv pritamannij shidnij mehanizm aktivaciyi zavdyaki diyi agonistu sho vidomij pid nazvoyu Model Venerinoyi muholovki Pobudovani zaraz funkcionalni modeli ciyeyi strukturi pripuskayut sho ligand potraplyaye do N terminalnogo sajtu zv yazuvannya na subodinici R1 prohodyachi mizh dvoh velikih lopastej yaki zdatni do obertannya zavdyaki specialnij sharnirnij dilyanci div malyunok Model struturi ciyeyi muholovki bula pobudovana gruntuyuchis na ekstrapolyaciyi shozhoyi domennoyi lopasnoyi strukturi sho nayavna v bakterialnomu periplazmatichnomu lejcin izolejcin valin zv yazuyuchomu proteyini Pislya togo yak agonist potraplyaye v shilinu mizh ruhomimi dolyami subodnici R1 ci doli zmikayutsya i blokuyut jogo molekulu Analogichna blokuyucha struktura Venerinoyi muholovki nayavna i v R2 subodinici ale pri comu v danij subodinici vidsutni aminokislotni zalishki sho neobhidni dlya formuvannya miscya zv yazuvannya agonistu ta abo antagonistu Mozhlivo subodinicya R2 mozhe buti aktivovanoyu she ne identifikovanim ligandom nevidomo endogennim chi ekzogennim ale popri vsi doslidi taka aktivuyucha rechovina ligand dosi ne znajdena Provedennya signaliv rol G proteyiniv ta ionnih kanalivProteyinovij kompleks sho provodit signali GAMKV receptoriv Funkcionalni GAMKV receptori isnuyut u viglyadi dimeriv roztashovanih v plazmatichnij membrani Subodinicya R1 zv yazuye agonist GAMK subodinicya R2 aktivuye tri shlyahi peredachi signalu punktirni liniyi cherez kompleksi G bilkiv Gabg Ga aktivuye adenilat ciklazi prizvodyachi do zbilshennya koncentraciyi adenozin monofosfatu sAMR Gbg vzayemodiye z kalciyevimi kanalami zmenshuyuchi nadhodzhennya ioniv Sa2 v klitinu takozh Gbg stimulyuye kaliyevi kanali zbilshuyuchi kilkist ioniv K sho vihodit z klitini Zavdyaki aktivaciyi GAMKV receptoriv zdijsnyuyetsya regulyuvannya dekilkoh kompleksnih procesiv vseredini nervovoyi sistemi syudi vhodit ingibiyuvannya adenilil ciklazi redukciya agonist stimulovanogo sintezu inozitol 1 4 5 trifosfatu ingibiyuvannya elektichno aktivovanih Sa2 kanaliv a takozh za ostannimi danimi aktivaciya vnutrishno frakcionovanih K kanaliv Peredacha efektu z GAMKV receptoriv na adenilil ciklazi vidbuvayetsya cherez kompleks G proteyiniv a same proteyini Gai ta Gao Agonist zalezhne G proteyin zv yazuvannya zabezpechuyetsya zavdyaki vzayemodiyi z odnim abo bilshe vnutrishnoklitinnim domenom na subodinici R2 yak zvichajno vvazhayut z drugoyu ta tretoyu vnutrishnoklitinnimi petlyami ale vsi dani na korist cogo poki sho ye lishe oposeredkovanimi Kaliyevi ionni kanali diya yakih regulyuyetsya GAMKV receptorami zaznayut v danomu vipadku vplivu cherez aktivaciyu bg kompleksu G proteyiniv Gbg Cij zhe samij G proteyinovij kompleks funkcionalno poyednuye GAMKV receptori z presinaptichnimi kalciyevimi kanalami N R ta T tipu Lokalizaciya subodinic GAMKV receptorivZadopomogoyu imunogistohimichnih metodiv dostovirno vstanovleno sho yak subodinicya R1 tak i subodinicya R2 ko ekspresuyutsya tobto sintezuyutsya sumisno praktichno v usih regionah mozku hocha v rozpodili funkcionalnih subodinic i sposterigayutsya deyaki rozbizhnosti Napriklad subodinici tipu R1a perevazhayut v zubchastij zvivini gipokampusu ta striatumu i nayavni v gipotalamusi zorovij kori stovburi golovnogo mozku ta v granulyarnomu shari kori mozochka V toj zhe chas subodinici tipu R1b mozhut buti znajdeni v pripoverhnevih sharah kori velikih pivkul serednij chastini habenuli mizhnozhkovomu yadri v spinnomu mozku ta v molekulyarnomu shari kori mozochka Subodinicya R2 znajdena praktichno vsyudi v gipokampi kori velikih pivkul v klitinah Purkin ye mozochku ta v spinnomu mozku vidpovidno do togo sho GAMKV receptori vsyudi predstavleni geterodimerami Tim ne menshe v deyakih probah v doslidi ekspresuvalasya lishe odna subodinicya receptoru R1 sho znajdena u velikih internejronah gipokampa za vidsutnosti R2 R1 subodinicya receptoru ne mozhe formuvati funkcionalnij receptor ale mozhlivo inshi she ne identifikovani subodinici GAMKV receptoru mozhut zv yazuvatis z neyu za vidsutnosti R2 i formuvati funkcionuyuchu receptrnu strukturu Lokalizaciya GAMKV receptoriv v okremomu nejroni ye perevazhno ekstrasinaptichnoyu za mezhami sinaptichnih struktur Ce ye oznakoyu vikonannya ingibitornoyi roli cimi receptorami tilki pid chas duzhe intensivnogo vivilnennya GAMK koli vona difunduye za mezhi sinpatichnih shilin takozh ce dobre uzgodzhuyetsya z funkcionalnim priznachennyam GAMKV receptoriv yak odnogo z mehanizmiv dovgotrivaloyi povilnoyi modulyaciyi sinaptichnogo ingibiyuvannya Modulyaciya GAMKV receptorivKilkist ekzogennih ligandiv GAMKV receptoriv narazi znachno mensha za taku dlya GAMKA receptoriv Tim ne menshe bilshist farmakologichnih vlastivostej GAMKV receptoru virazhena u vzayemodiyi jogo z riznimi ekzogennimi agonistami ta antagonistami riznoyi sili vplivu Protyagom ostannih 30 rokiv bulo sintezovano veliku kilkist pohidnih fosfinovoyi kisloti yaki ye ligandami GAMKV receptoru ale tim ne menshe najzruchnishim selektivnim agonistom receptoru dosi ye baklofen sho viyavlyaye takozh i stereoselektivnist Inshim potuzhnim agonistom ye aminopropilfosfinova kislota aminopropylphosphinic acid APPA diya kotroyi v 7 10 raziv silnisha za baklofen Tim ne menshe ci agonisti ne mozhut buti vikoristani dlya rozriznennya riznih izoform GAMKV receptoru Ryad agonistiv danogo receptoru viyavlyaye dosit shirokij spektr aktivnosti vid vidnosno nizkoaktivnih spoluk saklofenu ta faklofenu do nabagato potuzhnishih GGP 54626 CGP 55845 ta CGP 64213 Ale yak i u vipadku agonistiv ci antagonisti ne ye selektivnimi ligandami riznih izoform GAMKV receptoru Isnuye ryad sposterezhen shodo nayavnosti alosterichnoyi zovnishnoyi regulyaciyi GAMKV receptoriv yaka ye rezultatom yihnoyi chastkovoyi strukturnoyi totozhnosti z Sa2 chutlivimi receptorami ta muskarinovimi glutamatnimi receptorami yaki takozh chutlivi do zmini koncentraciyi Sa2 v navkolishnomu seredovishi Milimolyarni koncentraciyi Sa2 zdatni zdijsnyuvati pozitivnij vpliv na efekt prirodnogo mediatora GAMK zmenshuyuchi yiyi ES50 ale voni ne vplivayut na efekti baklofenu Cej efekt pritamannij vinyatkovo ionam Sa2 i mozhe buti pridushenim tochkovoyu mutaciyeyu v subodinici R1 receptoru zamina serinu 269 na alanin Za vidsutnosti GAMK ioni kalciyu do aktivaciyi GAMKV receptoru ne zdatni Vpliv na funkcionalnu aktivnist GAMKV receptoru takozh mozhe buti zdijsnenim shlyahom aktivaciyi signalnih lancyugiv sho stimulyuyut aktivnist proteyin kinaz C kinec receptornoyi makromolekuli mistit veliku kilkist sajtiv odnakovoyi strukturi na yakih zdijsnyuyetsya fosforilyaciya zavdyaki diyi proteyin kinaz Zokrema pri fosforilyaciyi serinu 892 v subodinici R2 vidbuvayetsya stabilizaciya zv yazku mizh dvoma subodinicyami GAMKV receptoru zavdyaki posilennyu zv yazku receptornoyi makromolekuli z elementami klitinnoyi membrani sho kinec kincem prizvodit do aktivnishoyi generaciyi signaliv vsiyeyu sukupnistyu GAMKV receptoriv na danomu nejroni Div takozhGAMK receptori GAMKA receptor GAMKA ro receptorLiteraturaBettler B Kaupmann K Bowery N 1998 GABAB receptors drugs meet clones Curr Opin Neurobiol 8 345 350 angl Billinton A Ige AO Bolam JP White JH et al 2001 Advances in the molecular understanding of GABAB receptors Trends Neurosci 24 277 282 angl Bormann J 2000 The ABC of GABA receptors Trends Pharmacol Sci 21 16 19 angl Bowery NG Enna SJ 2000 g Aminobutyric acidB receptors first of the functional metabotropic heterodimers J Pharmacol Exp Ther 292 2 7 angl Couve A Moss SJ Pangalos M 2000 GABAB receptors a new paradigm in G protein signaling Mol Cell Neurosci 16 296 312 Hill DR Bowery NG 1981 3H baclofen and 3H GABA bind to bicuculline insensitive GABAB sites in rat brain Nature 290 149 152 angl Jones KA Borowsky B Tamm JA Craig DA et al 1998 GABAB receptors function as a heteromeric assembly of the subunits GABABR1 and GABABR2 Nature 396 674 679 angl Kaupmann K Huggel Heid J Flor PJ et al 1997 Expression cloning of GABAB receptors uncovers similarity to metabotropic glutamate receptors Nature 386 239 246 angl Schuler V Luscher C Blanchet C Klix N et al 2001 Epilepsy hyperalgesia impaired memory and loss of pre and postsynaptic GABAB responses in mice lacking GABAB R1 Neuron 31 47 58 angl White JH Wise A Main MJ Green A et al 1998 Heterodimerization is required for the formation of a functional GABAB receptor Nature 396 679 682 angl