神経科学：グルタミン酸受容体の活性化と脱感作の構造的機構

イオンチャネル型グルタミン酸受容体はリガンド依存性イオンチャネルで、脊椎動物の脳で興奮性シナプス伝達を仲介する。構造変化が膜を介したイオンの流れを制御する仕組みの解明を進めるため、このグループに属するラットAMPA（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）受容体とカイニン酸受容体について、主要な機能状態をトラップし、その状態の構造を低温電子顕微鏡法により解析した。活性化状態への遷移には、受容体構造の「らせん状」の動きが関わっていることが分かった。この動きは、リガンド結合ドメインが閉じることによって引き起こされる。AMPA受容体では、脱感作に伴ってアミノ末端ドメイン四量体の分裂が起こるが、カイニン酸受容体ではこれは起こらない。そして、この2つのサブタイプの両方で、リガンド結合ドメインの2回対称から4回対称への遷移が起こった。脱感作状態のカイニン酸受容体の7.6 Å分解能での構造から、このような変化によってチャネル閉鎖が起こる仕組みが示された。これらの知見は、グルタミン酸受容体についての以前の生理学的、生化学的、また構造学的な解析を統合し、受容体でのゲート開閉の重要な段階について分子レベルでの説明を与えるものだ。

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