Lexikon der Neurowissenschaft



nicotinischer Acetylcholinrezeptor

Strukturmodell des nicotinischen Acetylcholin-Rezeptors:

Auf der linken Seite ist das Modell des Pentamers, bestehend aus α-, β-, γ- und δ-Untereinheiten, aus dem elektrischen Organ des Zitterrochens dargestellt. Eine der beiden α-Untereinheiten ist nicht abgebildet. Der extrazelluläre Teil des Kanals bildet einen trichterförmigen Eingang, der sich innerhalb der Lipidmembran verengt (0,65 nm × 0,65 nm). Jede Polypeptidkette der einzelnen Moleküluntereinheiten besteht aus vier transmembranären Segmenten (M1-M5). Wahrscheinlich begrenzt jeweils das Transmembransegment M2 der fünf Untereinheiten die Pore wie eingezeichnet. M2 bildet dabei die räumliche Struktur einer α-Helix, wie auf der rechten Seite der Abb. für die M2-Segmente der β- und γ-Untereinheit gezeigt wird.

Die Selektivität des Ionenkanals für Kationen beruht auf negativ geladenen hydrophilen Aminosäureseitenketten, die zur Pore hin weisen, während hydrophobe Aminosäuren ihre Reste zur Lipidschicht orientieren. Diese negativen Seitenketten von jeder der fünf Untereinheiten des Rezeptors ergänzen sich zu drei Ladungsringen an der Porenwand (1, 2, 3), die die Durchtrittsstelle für die Kationen markieren. Wenn ein Ion den Kanal passiert, trifft es auf diese drei negativ geladenen Ringe, von denen der äußere und innere möglicherweise als Vorfilter dienen, während der mittlere Ring vermutlich als eigentlicher Selektivitätsfilter für die Kationen fungiert. Ein zusätzlicher Ring (zentraler Ring) wird durch ungeladene polare Aminosäurereste gebildet. Der anionische mittlere Ring und der zentrale Ring formen zusammen einen kurzen engen Abschnitt der Kanalpore. Einen ähnlichen Aufbau aus unterschiedlichen, wenn auch homologen Proteinuntereinheiten zeigen auch andere Mitglieder der Klasse der ligandengesteuerten Ionenkanäle, wie Glutamat-, Serotonin-, GABA- und Glycin-aktivierte Rezeptorkanäle.

Abk.: A Alanin, C Cystein, D Aspartat, E Glutamat, F Phenylalanin, G Glycin, I Isoleucin, K Lysin, L Leucin, M Methionin, P Prolin, Q Glutamin, S Serin, T Threonin, V Valin.

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