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生化学:AMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのX線構造、対称性と反応機序

Nature 462, 7274 doi: 10.1038/nature08624

イオンチャネル型グルタミン酸受容体は中枢神経系でほとんどの興奮性神経伝達を仲介しており、グルタミン酸の結合により膜貫通イオンチャネルが開くことで機能する。神経生物学における重要な役割にもかかわらず、無傷のイオンチャネル型グルタミン酸受容体の構成や原子構造は知られていない。今回我々は、α-アミノ-3-ヒドロキシ-5-メチル-4-イソオキサゾールプロピオン酸(AMPA)感受性でホモ四量体のラットGluA2受容体が競合的アンタゴニストと形成した複合体の、3.6 Å分解能での結晶構造を報告する。受容体は、全体としては2回対称軸をもっており、複数の局所的二量体対から構成された細胞外ドメインと、4回対称性を示すイオンチャネルドメインがある。細胞外ドメインとイオンチャネルドメインの対称性の不一致は、コンホメーションが異なるサブユニットであるA/CとB/Dの2つの対により生じている。したがって、A/Cサブユニットがイオンチャネルのゲートと連結する立体化学的様式は、B/Dサブユニットの様式とは異なっている。GluA2の構造と部位特異的システイン変異導入から、GluN1およびGluN2A NMDA(N-メチル-D-アスパラギン酸)受容体は、サブユニットが1-2-1-2パターンに配置された同様の構成をもつと考えられる。我々はGluA2の構造を用いて、イオンチャネルの活性化、脱感作、非競合的アンタゴニストやチャネル遮断薬による阻害の機序を詳しく説明している。

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