АМРА-рецептор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Рисунок 1. Молекулярна структура АМРА-рецептора, вбудованого в клітинну мембрану, і зв'язування з ним ліганду
Рисунок 2. Тривимірна молекулярна модель АМРА-рецептора

АМРА-реце́птор (рецептор α-аміно-3-гідрокси-5-метил-4-ізоксазолпропіонової кислоти, AMPAR) — іонотропний рецептор глутамату, який передає збуджуючі сигнали в хімічних синапсах нервової системи. АМРА-рецептори знайдено практично в усіх структурах головного мозку, їх вважають найбільш розповсюдженим типом рецепторів у нервовій системі. Основною функцією АМРА-рецептору вважають проведення та модуляцію сигналів збудження високої роздільної здатності у часі[1]. Свою назву рецептор отримав з огляду на здатність активуватись під час зв'язування з синтетичним аналогом глутамату АМРА.

Історія[ред.ред. код]

Рецептор було відкрито групою Таге Хоноре з фармакологічного відділення Копенгагенського університету[2]. Тетрамерний АМРА-рецептор, складений чотирма субодиницями GluR2, став першим глутаматним рецептором, який отримали у вигляді кристалів.

Розповсюдження[ред.ред. код]

АМРА-рецептори є численним та розповсюдженим типом рецепторів у центральній нервовій системі. Велику концентрацію субодиниць GluR1, GluR2 та GluR3 виявлено в гіпокампі, зовнішніх шарах кори мозку, базальних гангліях, нюхових частках, мигдалеподібному тілі та інших зонах мозку. На відміну від них, субодиниця GluR4 в багатьох ділянках мозку наявна в невеликій кількості, але у мозочку, таламусі та спинному мозку її концентрація велика[3].

На клітинному рівні методом імунопреципітації було встановлено, що в пірамідальних клітинах гіпокампу експресуються АМРА-рецептори, які складаються з субодиниці GluR2 у поєднанні з GluR1 або GluR3. У деяких невеликих популяціях нейронів зустрічаються гомомерні (тобто такі, що складаються лише з одного типу субодиниць) рецептори GluR1. Такі рецептори мають іонопровідні характеристики, що значно відрізняються від інших АМРА-рецепторів[4].

Під час індивідуального розвитку організму параметри експресії АМРА-рецепторів змінюються. Субодиниця GluR2 починає виявлятись з 16 доби ембріонального розвитку мозку щура, у той час як інші субодиниці з'являються значно пізніше[3]. Також відносна кількість субодиниці GluR2 може змінюватись внаслідок наведеної синаптичної пластичності, механічних ушкоджень нервової тканини тощо.

На субклітинному рівні АМРА-рецептори було виявлено і на постсинаптичній, і на пресинаптичній мембрані хімічного синапсу, а також (у меншій кількості) на несинаптичних ділянках клітинної мембрани нейрона; проте, 60—70% загальної кількості АМРА-рецепторів у клітині постійно перебувають всередині ендоплазматичного ретикулуму[5]. АМРА рецептори також наявні й у клітинах нейроглії, де вони беруть участь у процесі апоптозу, спричиненого глутаматною токсичністю. Активація АМРА-рецепторів у гліальних клітинах призводить до викиду цими клітинами АТФ та монооксиду азоту[4]

Гени, що кодують синтез субодиниць АМРА-рецептора у людини[6]
Варіанти назви субодиниці Локалізація гену
в хромосомах
Кількість амінокислот
у найдовшому сплайс-варіанті
GluR1, GluRA, GRIA1, GluA1 5 q31.1 906
GluR2, GluRB, GRIA2, GluA2 4 q32-q33 901
GluR3, GluRC, GRIA3, GluA3 X q25-q26 894
GluR4, GluRD, GRIA4, GluA4 11 q22 902

Структура та функції субодиниць[ред.ред. код]

Субодиниці АМРА-рецепторів є модульними структурами, що складаються з чотирьох ділянок, яким притаманний високий ступінь автономності: зовнішньоклітинний аміно-термінальний домен (amino-terminal domain, ATD); зовнішньоклітинний домен, що зв'язується з лігандами (ligand-binding domain, LBD); трансмембранний домен (transmembrane domain, TMD); та внутрішньоклітинний карбоксил-термінальний домен (carboxyl-terminal domain, CTD) (див. Рисунок 1). Існують чотири типи субодиниць, що формують АМРА-рецептор: GluR1, GluR2, GluR3 та GluR4; під час утворення функціонального АМРА-рецептора вони комбінуються по чотири, утворюючи тетрамер. Більшість АМРА-рецепторів є гетеротетрамерами, що складені «димером димерів»: одна субодиниця в кожному з двох димерів зазвичай GluR2, а інша — GluR1, GluR3, або GluR4[7][8][9][10]. Тетрамеризація субодиниць відбувається завдяки взаємодії між LBD та TMD відповідних субодиниць[11].

Транскрипція РНК АМРА-рецепторів регулюється білком CREB (cAMP response element-binding protein) та мітоген-активованими протеїнкіназами (Mitogen-activated protein kinases, MAPK)[12]. Формування рецепторів відбувається в шорсткому ендоплазматичному ретикулумі[13], де особливі механізми контролю забезпечують належне складання субодиниць та їх взаєморозташування. Було показано, що вже всередині ендоплазматичного ретикулуму відбуваються зміни конформації рецепторів, пов'язані з їхньою функціональної активністю: зв'язуванням ліганду (глутамату), активацією, десенситизацією тощо; ці конформаційні зміни здатні впливати на процес транспортування рецепторів на зовнішню клітинну мембрану[14][13] Окрім того, значну роль в олігомеризації рецепторів та їхньому транспорті відіграють ATD їхніх субодиниць[15][16]. Після остаточного формування АМРА-рецептори вивільняються в цитоплазму.

LBD[ред.ред. код]

Рисунок 3. Схема будови субодиниці АМРА-рецептора. Цифрами 1-4 позначено трансмембранні сегменти з відповідним номером. Глут — місце зв'язування глутамату, А — місце зв'язування АМРА. Інші пояснення див. у тексті статті
Рисунок 4. Схема молекулярної структури місця зв'язування глутамату (жовта молекула) на АМРА-рецепторі (субодиниця GluA2). Показано амінокислотні залишки, що беруть участь у зв'язуванні ліганду

LBD AMPA-рецептора формує два зовнішньоклітинних сегменти, що історично називаються S1 та S2 (див. Рисунок 3)[17]. Ці два сегменти формують клешнеподібну структуру, в якій сегмент S1, що розташований на аміно-термінальному кінці мембранної петлі М1, формує одну її половину, а сегмент S2, що розташований між петлями М2 та М3, формує іншу (див. Рисунок 3). Місце (сайт) зв'язування агоніста вміщується всередині «клешні» між двома сегментами. Контакти між поверхнями сегментамів S1, що належать до різних субодиниць димеру, створюють кілька додаткових сайтів зв'язування молекул алостеричних модуляторів[18].

Активація рецептора починається із зв'язування агоніста з LBD. Глутамат, АМРА та їх аналоги містять комбінації атомів, що відповідають α-амінній та α-карбоксильній групам; ці групи зв'язуються з відповідними ділянками амінокислотних залишків на сайті зв'язування рецептора (див. Рисунок 1). Далі в процесі активації АМРА-рецептора завдяки зв'язуванню молекули ліганда відбувається зміна конформації LBD. Після зв'язування з агоністом сегменти S1 та S2 змикаються набагато тісніше, аніж коли рецептор перебуває у вільному стані. Сегмент S2 зсувається і спричинює конформаційну перебудову коротких ланцюжків амінокислотних залишків, що поєднують LBD та TMD; сегменти М3 в TMD субодиниць, у свою чергу, розходяться, відкриваючи іонний канал у клітинній мембрані (див. Рисунок 3)[19]. Рух сегментів S1 та S2 відносно один одного призводить до нестабільного стану LBD та TMD. Стабільність макромолекули може бути відновлена у випадку зворотного відкриття «клешні» в LBD, що відбувається у разі закриття іонного каналу, і призводить до дисоціації комплексу ліганд-рецептор. Інший шлях відновлення стабільності в макромолекулі полягає в перебудові конформації на контактній поверхні між субодиницями, що формують димер: тоді стабільність макромолекули відновлюється, ліганд залишається зв'язаним з нею, але іонний канал закривається. Такий стан рецептора називають «десенситизованим»: перебуваючи в ньому, рецептор неактивний (тому що іонний канал закрито), але не може бути активований, позаяк сайт зв'язування агоніста вже зайнято його молекулою[20].

Альтернативний сплайсинг субодиниць може генерувати дві ізоформи АМРА-рецептора, що називаються фліп- та флоп-формами. Ці форми мають різну чутливість до алостеричних модуляторів, а також у них по-різному відбуваються конформаційні зміни протягом активації, деактивації та десенситизації рецептора[21][22].

ATD[ред.ред. код]

Перші 400—450 амінокислотних залишків кожної субодиниці АМРА-рецептора починаючи з N-кінця (як і в усіх інших іонотропних глутаматних рецепторах) формують ATD. Амінокислотна послідовність ATD іонотропних глутаматних рецепторів має високу подібність до LBD метаботропних глутаматних рецепторів, та деяких бактеріальних периплазматичних білків. З огляду на це, ATD вважають ділянкою, що за попередньої еволюції рецепторів була пристосована для зв'язування ендогенних лігандів, але згодом втратила цю функцію[23][24][25][26][27]. За допомогою молекулярно-генетичних методів було створено велику кількість мутантних субодиниць АМРА-рецептора, у котрих ATD повністю відсутній. Такі субодиниці здатні формувати повністю функціональні рецептори; однак, як було з'ясовано завдяки цим мутаціям, ATD має регуляторну функцію: його відсутність впливає на ймовірність відкриття іонного каналу рецептора, швидкість деактивації, десенситизації, тощо[16][28][29][30][15][31][32].

Окрім того, на ATD було виявлено сайти зв'язування негативних алостеричних модуляторів, таких як фенілетаноламін, іфенпроділ, а також пентраксинів[33][34].

TMD[ред.ред. код]

TMD АМРА-рецепторів складається з чотирьох трансмембранних (тобто таких, що пронизують клітинну мембрану) сегментів: М1, М2, М3 та М4. На початку досліджень рецептора така структура TMD викликала деяке непорозуміння: якщо амінокислотний ланцюг білкової макромолекули проходить крізь клітинну мембрану парне число раз, то його С-кінець та N-кінець мають бути розташовані з одного боку мембрани; але водночас молекулярно-біологічними методами було встановлено, що С-кінець макромолекули рецепторної субодиниці розташований всередині клітини, а N-кінець — ззовні. Цю суперечність було розв'язано, коли з'ясувалося, що сегмент М2 не проходить мембрану наскрізь, а згинається та виходить знову на тому ж (внутрішньоклітинному) її боці (див. Рисунок 3)[35].

Іонопроникні властивості АМРА-рецепторів, що містять GluR2 субодиницю, можуть бути модифіковані посттранскрипційно: кодон амінокислоти глутаміну (Q), що розташована на вершині перегину сегменту М2 (Q/R сайт), може бути замінений на кодон аргініну (R)[36]. Ця модифікація істотно впливає на іонний транспорт крізь канал рецептора: Q-форма АМРА-рецепторів пропускає іони Са2+ і є майже нечутливою до внутрішньоклітинних поліамінних блокаторів іонного каналу; у свою чергу R-форма є практично непроникною для іонів кальцію, і може бути заблокована поліамінними блокаторами[37]. Переважна більшість АМРА-рецепторів у нервовій системі належить до R-форми.

Під час формування рецепторного тетрамера сегменти М2 та М3 (що належать до TMD) формують, власне, трансмембранний іонний канал шириною 0,7—0,8 нанометрів: М2 формує його частину, що виходить всередину клітини, М3 — частину, що виходить назовні; сегмент М1 у рецепторі, що діє, розташований назовні від М2 та М3, а сегмент М4 утвоює поверхню, дотичну до сегментів М2 та М3 субодиниці — партнера по димеру[18].

CTD[ред.ред. код]

CTD АМРА-рецептора є найбільш нестабільним доменом з погляду послідовності амінокислотних залишків: його первинна структура є різною для всіх чотирьох підтипів субодиниць. Цей домен містить сайти звʼязування значної кількості внутрішньоклітинних білків, котрі регулюють рух рецепторів у клітинній мембрані, їх іонопровідність, тощо[38]. Окрім того, CTD різних типів субодиниць може взаємодіяти з різними клітинними сигнальними білками: наприклад, CTD субодиниці GluR1 — з гуанозин-монофосфат-залежною протеїнкіназою[39], CTD GluR4 — з протеїнкіназою С[40]. Така взаємодія забезпечує регуляцію функціонування рецепторів (активацію/деактивацію, мембранний транспорт тощо) як відповідь на перебіг внутрішньоклітиних процесів.

Характеристики одиночного каналу АМРА-рецептора
Субодиниці, що
складають рецептор
Імовірність відкриття
при активації глутаматом
Середній час перебування
у відкритому стані (ms)
Електропровідність (pS)
GluR1-flip 0,4-1,0[41][42] 0,2-0,9[41] 8, 15, 23, 31[41][43][44]
GluR2-flipQ 0,61[45] 0,32; 1,47[46] 7, 15, 24, 36[46][47]
GluR3-flip 0,82[48]
GluR4-flip 0,77[42] 0,14; 3,3[49] 9, 20, 31, 45[49][50]

Трансмембранні регуляторні білки[ред.ред. код]

Під час дослідження властивостей АМРА-рецепторів, експресованих у штучних гетерогенних системах (ооцити жаби, не-нейронні клітинні культури), їх характеристики виявились відмінними від таких у рецепторів, що їх вивчали в живій нервовій тканині. Ця невідповідність свідчить про існування деякого модулюючого компоненту, притаманного саме нервовій тканині. Велика кількість розбіжностей у характеристиках стала зрозумілою після відкриття трансмембранних АМРА-рецептор-регулюючих білків (transmembrane AMPA receptor regulatory Proteins, TARPs). TARP — це інтегровані білки клітинної мембрани з чотирма трансмембранними доменами, що селективно взаємодіють з АМРА-рецепторами починаючи з ранніх стадій їх синтезу, під час транспортування, вбудовування в мембрану та передачі нервових сигналів[51][50][52]. Із кожним АМРА-рецепторним тетрамером асоційовано два або чотири TARP; вони взаємодіють із рецептором на рівні внутрішньоклітинних, трансмембранних та зовнішніх доменів[53][54]. Найбільш розповсюджені типи TARP, а саме γ-2, γ-3, γ-4 та γ-8, взаємодіють з усіма чотирма підтипами субодиниць. TARP γ-2 (старгазин) було вперше ідентифіковано в мозочку як протеїн, необхідний для транспорту АМРА-рецептора з ендоплазматичного ретикулуму до клітинної мембрани[55]. На додаток до транспортної функції, TARP, звʼязуючись з АМРА-рецептором, збільшує провідність іонного каналу та ймовірність його відкриття, уповільнює деактивацію та десенситизацію[56][57][50].

Фармакологія[ред.ред. код]

Основним ендогенним лігандом АМРА-рецепторів є глутамат, який зв'язується з «клешнеподібною» структурою на LBD кожної з субодиниць (див. вище). Таким чином, АМРА-рецептор має чотири місця (сайти) зв'язування глутамату. Відкриття іонного каналу відбувається вже після зв'язування агоніста з двома сайтами, але зв'язування з більшою кількістю сайтів збільшує провідність каналу та середній час його перебування у відкритому стані. Під час зв'язування з LBD молекула глутамату, завдяки наявності двох карбоксильних та амінної групи, утворює дев'ять водневих зв'язків з кількома різними амінокислотними залишками (див. Рисунок 4)[58].

Агоністи[ред.ред. код]

Окрім глутамату, АМРА-рецептор може бути активований великою кількістю природних та штучних лігандів: іботеновою кислотою, вілардіїном, а також їх численними похідними та похідними АМРА (див. таблицю). Деякі з цих агоністів виявляють достатню селективність для розрізнення ефектів субодиниць GluR1/GluR2 та GluR3/GluR4: наприклад, Cl-НІВО (похідна іботенової кислоти) активує GluR1 та GluR2 у 275 та у 1600 разів менших концентраціях, ніж GluR3 та GluR4 відповідно. Проте, незважаючи на можливість фармакологічного розрізнення ефектів GluR1/GluR2 та GluR3/GluR4, на поточний момент (2011 рік) ще не відкрито ліганди, які дозволяють розрізняти ефекти кожного індивідуального типу субодиниць.

Значення ЕС50 агоністів АМРА-рецептора (μM)
Агоніст GluR1 GluR2 GluR3 GluR4
L-Глутамат 3,4-22[59][60][61][62] 6,2-296[59][63][64] 1,3-35[59][60][61] 560[65]
АМРА 1,3-8,7[61][66][67] 66[64] 1,4-130[61][66][67] 1,3[67]
Каїнат 32-34[62][66] 130-170[68] 31-36[61][66]
Вілардіїн 11,5[69] 6,3[46]
F-Вілардіїн 0,47[69] 0,2-0,5[46][70] 20,9[70] 11,9[70]
Br-Вілардіїн 2,8[69] 0,84[46]
І-Вілардіїн 33,6[69] 1,5[46]
Br-НІВО 14[59] 5,4[59] 202[59] 39[59]
Cl-НІВО 4,7[71] 1,7[71] 2700[71] 1300[71]
(S)-CPW399 24,9[72] 13,9[72] 224[72] 34,3[72]
(S)-ATPA 22[73] 7,9[73] 7,6[73]
ACPA 1,1-11[61][74] 15[74] 0,1-5[61][74] 1,1[74]
(S)-4-AHCP 4,5[75] 7,2[75] 15[75]
(S)-Thio-ATPA 5,2[76] 13-40[76] 32[76] 20[76]
2-Et-Tet-AMPA 42[77] 52[77] 18[77] 4[77]
(S)-2-Me-Tet-AMPA 0,16[67] 3,4[64] 0,014[67] 0,009[67]
SYM2081 132[60] 453[60]
Домоєва кислота 1,3[62] 0,97[60] 21[60]

Конкурентні антагоністи[ред.ред. код]

Конкурентні антагоністи АМРА-рецептора зазвичай характеризуються навністю α-аміногрупи, поєднаної з гетероциклічною кільцевою ділянкою[78]. Першими широковживаними антагоністами рецептора були квіноксаліндіони (CNQX, DNQX, NBQX). Цікаво, що за наявності TARP, асоційованих з АМРА-рецептором, CNQX та DNQX (але не NBQX) перетворюються на слабкі часткові агоністи. CNQX та DNQX викликають часткове закриття «клешні» LBD, що відповідає концепції дії часткового агоніста[58]; за існуючою гіпотезою, TARP регулює ступінь відкриття «клешні» і робить її достатньою для індукції відкриття іонного каналу[79]. На відміну від квіноксаліндіонів, сполуки NS1209 та UBP282 стабілізують комплекс S1-S2 у більш «відкритому» стані, аніж характерно для незвʼязаного з лігандами рецептора.

Значення IC50 конкурентних антагоністів АМРА-рецептора (μM)
Антагоніст GluR1 GluR2 GluR3 GluR4
CNQX 0,6[62] 0,18[80] 2,11[81]
DNQX 0,25[82] 0,45[80] 1,66[81] 0,19-0,49[82]
NBQX 0,4[83] 0,59[74] 0,31-0,63[74][81] 0,1[83]
ATPO 38[74] 65[74] 110[74] 150[74]
YM90K 1,96[81]
NS1209 0,12[84] 0,13[84] 0,11[84] 0,06[84]
Кінуренова кислота 1900[85]
LY293558 9,2[86] 0,4-3,2[86][87] 32[88] 51[86]
UBP310 >100[89]
ACET >100[89]

Неконкурентні антагоністи[ред.ред. код]

Основними класами неконкурентних антагоністів АМРА-рецептору є 2,3-бензодіазепіни (наприклад, GYKI-53655), гідрофталазини та тетрагідроізокіналіни[90]. На відміну від CNQX та DNQX, GYKI-53655 залишається ефективним антагоністом АМРА-рецептора також і за присутності TARP; до того ж його активність як антагоніста навіть підвищується[91]. Завдяки молекулярно-генетичним дослідженням було доведено, що GYKI-53655 зв'язується одночасно з ділянками, що поєднують сегменти S2 з М4 та S1 з М1[92]; остання ділянка є критичною ланкою в процесі відкриття іонного каналу[18].

Значення IC50 неконкурентних антагоністів АМРА-рецептора (μМ)
Антагоніст GluR1 GluR2 GluR3 GluR4
GYKI 52466 18-117[93][94] 34[81] 22-66[93][94]
GYKI 53405 24[93] 28[93]
GYKI 53655 6[93] 5[93]
LY 300164 21[95] 18[95] 19[95] 18[95]
CP-465,022 0,5[92] 0,5[92] 0,3[92]

Безконкурентні антагоністи[ред.ред. код]

Безконкурентні антагоністи АМРА-рецептора, такі як філантотоксини[96] або канальні блокатори, для своєї дії потребують попереднього переходу іонного каналу рецептора до відкритого стану; після зв'язування зі специфічним сайтом всередині каналу ці речовини механічно блокують проходження іонів крізь нього[97]. Таким чином, розвиток ефекту цих антагоністів (крива доза-ефект) залежить від ступеню попередньої активації рецепторів у досліджуваній тканині. У свою чергу, реактивація рецептора після їх зв'язування відбувається тільки під дією агоніста, що здатен викликати відкриття іонного каналу; тому відновлення діяльності рецепторів після дії таких антагоністів відбувається, зазвичай, повільніше, ніж для антагоністів попередніх класів.

Значення ІС50 безконкурентних антагоністів АМРА-рецептора (μM)
Дані для субодиниці GluR2 наведені для її Q-форми; Н. Д. — речовина не діє
Антагоніст GluR1 GluR2 GluR3 GluR4
Аргіотоксин 636 0,35-3,4[98][99] Н. Д.[98] 0,23[98] 0,43[98]
Токсин джоро 0,04[100] Н. Д.[100] 0,03[100]
Філантотоксин 433 0,8[101]
Філантотоксин 343 2,8[99]
Філантотоксин 56 3,3pM[102]
Філантотоксин 74 2,8[102]
IEM-1460 1,6[103] Н. Д.[104] 1,6[103]
IEM-1754 6,0[103] 6,0[103]

Алостеричні модулятори[ред.ред. код]

Алостеричними модуляторами є речовини, що змінюють активність АМРА-рецептора шляхом зміни перебігу процесів деактивації та десенситизації[105]. Зв'язування агоніста з LBD спричиняє виникнення напружень у рецепторній молекулі, котрі може бути знято двома шляхами: відкриттям іонного каналу (активація рецептора), або зміною конформації молекули на таку, де канал закритий, але напруження відсутні (десенситизація рецептору). У першому випадку після дисоціації ліганд-рецепторного комплексу іонний канал закривається, а рецептор переходить до ненапруженої конформації (деактивація) (див. Рисунок 5). Позитивні модулятори АМРА-рецептору (наприклад, пірацетам[106] ) зв'язуються з LBD, переводячи його в конформацію, транзит якої до ненапруженого стану після зв'язування з агоністом потребує більшої енергії, ніж у незв'язаному з модулятором стані; таким чином, модулятори запобігають десенситизації рецептора. Деякі з модуляторів також здатні уповільнювати або прискорювати дисоціацію комплексу агоніст-рецептор; таким чином відбувається модуляція процесу деактивації.

Найважливішим параметром, що визначає різницю між алостеричними модуляторами, є саме механізм їхньої дії. Зокрема, анірацетам уповільнює процес деактивації, не впливаючи на силу дії агоністів; РЕРА підсилює ефект АМРА-рецепторів, зменшуючи ступінь та уповільнюючи процес їхньої десенситизації, але не впливає на деактивацію; циклотіазид підсилює афінність агоністів[107]. Натомість LY404187 стабілізує АМРА-рецептор у відкритому стані після звʼязування його з агоністом, без впливу на швидкість десенситизації, і таким чином дозволяє рецепторам переходити до відкритого стану або безпосередньо, або через проміжну десенситизовану конформацію[108]. Деякі сполуки (СХ614) одночасно інгібують і процес десенситизації, і процес деактивації завдяки досі невідомому механізму[109]. Сила ефекту алостеричних модуляторів може залежати від сплайс-варіантів рецептора, з якими вони взаємодіють. Наприклад, циклотіазид практично повністю запобігає десенситизації фліп-варіанту рецептора, але є лише помірно активним у випадку зв'язування з флоп-варіантом[48].

Перебіг активації та деактивації[ред.ред. код]

Рисунок 5. Конформаційні зміни структури АМРА-рецептора. Показано структуру димера, складеного з субодиниць GluR2 у закритому, відкритому та десенситизованому стані. Місце зв'язування глутамату розташоване між сегментами, що позначені як D1 та D2

Швидкість перебігу процесів активації та деактивації («ґейтинг») є однією з ключових характеристик, що визначають роль рецептора у фізіології синапсів, синаптичній пластичності та у формуванні нейронних сигналів. Характеристики ґейтингу можуть дуже відрізнятися залежно від типу субодиниць, що складають рецептор, альтернативного сплайсингу, наявності регулюючих білків та ін. Порівняно з іншими типами іонотропних глутаматних рецепторів (NMDA, каїнатні) АМРА-рецептори характеризуються найшвидшим ґейтингом та десенситизацією (тобто має найменші значення часової сталої процесу). Це дозволяє їм модулювати мембранні струми з великою часовою роздільністю, змінюючи, таким чином, параметри та характеристики нервового сигналу протягом часових проміжків в одиниці мілісекунд[1].

Кінетичні показники (у мілісекундах) ефекту АМРА-рецептора під час його активації глутаматом
Субодиниці, що
складають рецептор
\tau-Деактивації \tau-Десенситизації \tau-Відновлення
GluR1-flip 0,7-1,2[110][22][21][111] 2,5-4,1[110][22][21][111][112] 111-147[113][110][22]
GluR1-flop 0,86-1,3[110][22][21][111][114] 3,2-4,2[110][22][21][111][112][114] 147-155[110][22][114]
GluR2-flipQ 0,62-1,1[111][45] 5,9-9,9[111][112][45] 11,7[45]
GluR2-flopQ 0,54-0,9[111][45] 1,2-1,9[111][112][45] 31,3[45]
GluR3-flip 0,56[48] 3,0-5,1[21][112][48][115] 15-70[48][116]
GluR3-flop 0,63-1,05[114][48] 1,1-2,8[21][111][112][114][48][115] 55-142[48][115][104]
GluR4-flip 0,6[21] 3,6-5,1[21][112] 6-21[113][116]
GluR4-flop 0,6[21] 0,9[21][112] 31-43[116]
GluR1-flip/GluR2-flip 5,1[21] 28-67[21]
GluR3-flip/GluR2-flip 4,9[21] 15-26[21]

Роль АМРА-рецепторів у довготривалій синаптичній потенціації[ред.ред. код]

Рисунок 6. Регуляція транспорту АМРА-рецепторів до постсинаптичного ущільнення при надходженні стимулу, що індукує LTP. NSF — N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein

Явище довготривалої синаптичної потенціації (Long-Term Potentiation, LTP) у глутаматних синапсах залежить від двох основних компонентів: пресинаптичного вивільнення глутамату та постсинаптичної деполяризації. Наразі LTP вважають одним з важливих клітинних механізмів, що формує та контролює пам'ять. Виходячи з цього, у нейрофізіології, нейрохімії та нейрофармакології велика увага приділяється вивченню молекулярних механізмів LTP. Під час досліджень було доведено, що АМРА-рецептори відіграють значну роль у формування ефекту LTP.

Іонний механізм[ред.ред. код]

Узагальнюючи, роль АМРА-рецепторів у формуванні швидкого компоненту LTP полягає в наступному. Глутамат, що вивільняється з пресинаптичного нейрона, зв'язується з кількома видами іонно-канальних рецепторів, зокрема з АМРА-рецепторами та NMDA-рецепторами (NMDAR). Зв'язування з лігандом призводить до відкриття АМРА-рецепторів, які пропускають іони натрію всередину клітини, що призводить до деполяризації клітинної мембрани. NMDAR на початку процесу не відкриваються, тому що їх іонний канал за нормального мембранного потенціалу блокується іонами магнію. Але, завдяки надходженню іонів натрію крізь АМРА-рецептори, мембранний потенціал знижується настільки, що цього досить для вивільнення магнію з NMDAR та відкриття їх іонних каналів. На відміну від АМРА-рецепторів, NMDAR пропускає не лише натрій, але й іони кальцію. Кальцій, що надходить до клітини, розпочинає потенціацію ефектів АМРА-рецепторів: зокрема, він призводить до фосфорилювання ферменту кальмодулін-залежної протеїнкінази ІІ (СаМКІІ), який, у свою чергу, викликає фосфорилювання субодиниць АМРА-рецептора, підвищуючи провідність іонних каналів, а підвищення іонної провідності каналів АМРА-рецепторів призводить до активнішого надходження натрію до клітини, що надає процесу позитивний зворотний зв'язок (Рисунок 6).

СаМКІІ здатна ініціювати кілька різних шляхів транспортування АМРА-рецепторів на зовнішню перисинаптичну мембрану:

  1. Пряме фосфорилювання синапс-асоційованого протеїну 97 (synaptic-associated protein 97, SAP97)[117]. SAP97 та міозин-VI (рушійний білок) зв'язуються з С-кінцем АМРА-рецептора. Після фосфориляції СаМКІІ весь цей комплекс транспортується до перисинаптичної мембрани[118].
  2. Можлива активація транспорту через МАРК-контрольовану систему. У цьому випадку СаМКІІ активує білки Ras, які, у свою чергу, активують МАРК, котра вже транспортує і вбудовує АМРА-рецептори в синаптичну мембрану[119].

LTP та рух АМРА-рецепторів до постсинаптичного ущільнення[ред.ред. код]

Після потрапляння АМРА-рецептору до перисинаптичної ділянки клітинної мембрани через СаМКІІ- або МАРК-контрольовану систему, рецептори рухаються до постсинаптичного ущільнення (ПСУ); дані щодо механізмів цього процесу досі є суперечливими. Одним з можливих механізмів є прямий рух АМРА-рецепторів з перисинаптичної мембрани до ПСУ під час LTP[120]. Інший можливий механізм — це поглинання рецепторів на перисинаптичних ділянках та їх пересування до ПСУ у мембранних везикулах зсередини клітини[121]. Відповідно до експериментальних даних, протягом LTP відбуваються обидва описані процеси, але лише прямий рух рецепторів у клітинній мембрані збільшує їх кількість у ПСУ[122]. Механізм, що забезпечує рух рецепторів мембраною до ПСУ під час LTP, також остаточно не з'ясовано. Однак, було виявлено кілька видів клітинних білків, які є критично важливими для його функціонування. Наприклад, підвищена активність синтезу SAP97 призводить до активнішого, аніж за звичайних умов, руху АМРА-рецепторів до синапсів[123]. Інші білки, активність яких впливає на мембранний транспорт АМРА-рецепторів до синапсів, це міозин та кальцій-чутливі моторні білки[124].

Роль АМРА-рецепторів у довготривалому синаптичному пригніченні[ред.ред. код]

Рисунок 7. Ендоцитоз та транспорт АМРА-рецепторів, індуковані завдяки LTD

Довготривале синаптичне пригнічення (Long-term Depression, LTD) вмикає клатрин- та кальцинейрин-залежні механізми зменшення кількості АМРА-рецепторів у постсинаптичних терміналах дендритів. Також воно індукує транспорт рецепторів, механізм якого відрізняється від транспорту, індукованого LTP. Сигналом для початку ендоцитозу АМРА-рецепторів виступає NMDA-рецептор-залежне надходження кальцію із зовнішньоклітинного середовища, що, у свою чергу, активує фосфатази та кальцінейрін. Окрім того, запуск процесу ендоцитозу залежить також від потенціал-залежних кальцієвих каналів; тобто, судячи з усього, ендоцитоз АМРА-рецепторів індукується підвищенням внутрішньоклітинної концентрації кальцію незалежно від її конкретного механізму[5]. У той час як блокада фосфатаз майже не впливає на ендоцитоз рецепторів, натомість додавання антагоністів кальцинейрину суттєво його пригнічує[125].

Далі кальцинейрин контактує з ендоцитозним протеїновим комплексом у постсинаптичній зоні. Цей комплекс, що складається з клатринового масиву під ділянкою мембрани, яка містить АМРА-рецептори, та білків, що поєднують масив та мембранну ділянку, власне і здійснює поглинання рецепторів, особливо ефективно у випадку, якщо вони містять субодиницю GluR2 та/або GluR3. Активізація кальцинейрину спричинює активацію ГТФази динаміну, що, у свою чергу, уможливлює вгинання клатринового масиву всередину клітини та перетворення його на внутрішню везикулу[126]. АМРА-рецептори, перенесені всередину клітини, спрямовуються на розкладання в лізосомах, або, завдяки дії білків РІСК1 та РКС, знову переносяться на зовнішньоклітинну мембрану в перисинаптичній зоні (див. Рисунок 7)[127].

Джерела[ред.ред. код]

  1. а б Erreger K, Chen PE, Wyllie DJ, and Traynelis SF Glutamate receptor gating // Crit Rev Neurobiol, 16 (2004) (3) С. 187-224. — DOI:10.1615/CritRevNeurobiol.v16.i3.
  2. Honore T, Lauridsen J, Krogsgaard-Larsen P The binding of [3H]AMPA, a structural analogue of glutamic acid, to rat brain membranes // Journal of Neurochemistry, 38 (1982) (1) С. 173–178. — DOI:10.1111/j.1471-4159.1982.tb10868.x. — PMID:6125564.
  3. а б Allen Brain Atlas
  4. а б Dingledine R, Borges K, Bowie D, et al The glutamate receptor ion channels // Pharmacol Rev, 51 (1999) (1) С. 7-62.
  5. а б Carroll RC, Beattie EC, Xia H, Luscher C, Altschuler Y, Nichol RA, Malenka RC and Zastrow M Dynamin-dependent endocytosis of ionotropic glutamate receptors // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96 (1999) (24) С. 14112-7. — DOI:10.1073/pnas.96.24.14112.
  6. Collingridge GL, Olsen RW, Peters J, and Spedding M A nomenclature for ligand-gated ion channels // Neuropharmacology, 56 (2009) (1) С. 2-5. — DOI:10.1016/j.neuropharm.2008.06.063.
  7. Shi SH, Hayashi Y, Petralia RS, et al Rapid spine delivery and redistribution of AMPA receptors after synaptic NMDA receptor activation // Science, 284 (1999) (5421) С. 1811-6. — DOI:10.1016/S0166-2236(02)02270-1.
  8. Mayer ML Glutamate receptor ion channels // Curr Opin Neurobiol, 15 (2005) (3) С. 282-8. — DOI:10.1016/j.conb.2005.05.004.
  9. Song I, Huganir RL Regulation of AMPA receptors during synaptic plasticity // Trends Neurosci, 25 (2002) (11) С. 578-88. — DOI:10.1016/S0166-2236(02)02270-1.
  10. Greger IH, Ziff EB, Penn AC Molecular determinants of AMPA receptor subunit assembly // Trends Neurosci, 30 (2007) (8) С. 407-16. — DOI:10.1016/j.tins.2007.06.005.
  11. Mansour M, Nagarajan N, Nehring RB, Clements JD, and Rosenmund C Heteromeric AMPA receptors assemble with a preferred subunit stoichiometry and spatial arrangement // Neuron, 32 (2001) С. 841-53. — DOI:10.1016/S0896-6273(01)00520-7.
  12. Perkinton MS, Sihra TS, Willams RJ Ca2+-permeable AMPA receptors induce phosphorylation of cAMP response element-binding protein through a phosphatidylinositol 3-kinase-dependent stimulation of the mitogen-activated protein kinase signaling cascade in neurons // J Neurosci, 19 (1999) (14) С. 5861-74.
  13. а б Greger IH, Khatri L, Ziff EB RNA editing at arg607 controls AMPA receptor exit from the endoplasmic reticulum // Neuron, 34 (2002) (5) С. 759-72. — DOI:10.1016/S0896-6273(02)00693-1.
  14. Penn AC, Williams SR, and Greger IH Gating motions underlie AMPA receptor secretion from the endoplasmic reticulum // EMBO J, 27 (2008) (22) С. 3056-68. — DOI:10.1038/emboj.2008.222.
  15. а б Ayalon G, Segev E, Elgavish S, and Stern-Bach Y Two regions in the Nterminal domain of ionotropic glutamate receptor 3 form the subunit oligomerization interfaces that control subtype-specific receptor assembly // J Biol Chem, 280 (2005) (15) С. 15053-60. — DOI:10.1074/jbc.M408413200.
  16. а б Kuusinen A, Abele R, Madden DR, and Keinänen K Oligomerization and ligand-binding properties of the ectodomain of the alpha-amino-3-hydroxy-5- methyl-4-isoxazole propionic acid receptor subunit GluRD // J Biol Chem, 274 (1999) (41) С. 28937-43. — DOI:10.1074/jbc.274.41.28937.
  17. Stern-Bach Y, Bettler B, Hartley M, Sheppard PO, O’Hara PJ, and Heinemann SF Agonist selectivity of glutamate receptors is specified by two domains structurally related to bacterial amino acid-binding proteins // Neuron, 13 (1994) (6) С. 1345-57. — DOI:10.1016/0896-6273(94)90420-0.
  18. а б в Sobolevsky AI, Rosconi MP, and Gouaux E X-ray structure, symmetry and mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor // Nature, 462 (2009) С. 745-56. — DOI:10.1038/nature08624.
  19. Hansen KB, Yuan H, and Traynelis SF Structural aspects of AMPA receptor activation, desensitization and deactivation // Curr Opin Neurobiol, 17 (2007) (3) С. 281-8. — DOI:10.1016/j.conb.2007.03.014.
  20. Weston МС, Schuck P, Ghosal A, Rosenmund C, and Mayer ML Conformational restriction blocks glutamate receptor desensitization // Nat Struct Mol Biol, 13 (2006) С. 1120-7. — DOI:10.1038/nsmb1178.
  21. а б в г д е ж и к л м н п р с Mosbacher J, Schoepfer R, Monyer H, Burnashev N, Seeburg PH, and Ruppersberg JP A molecular determinant for submillisecond desensitization in glutamate receptors // Science, 266 (1994) (5187) С. 1059-62. — DOI:10.1126/science.7973663.
  22. а б в г д е ж Partin KM, Fleck MW, and Mayer ML AMPA receptor flip/flop mutants affecting deactivation, desensitization, and modulation by cyclothiazide, aniracetam, and thiocyanate // J Neurosci, 16 (1996) (21) С. 6634-47.
  23. Paoletti P, Perin-Dureau F, Fayyazuddin A, Le Goff A, Callebaut I, and Neyton J Molecular organization of a zinc binding n-terminal modulatory domain in a NMDA receptor subunit // Neuron, 28 (2000) (3) С. 911-25. — DOI:10.1016/S0896-6273(00)00163-X.
  24. Clayton A, Siebold C, Gilbert RJ, Sutton GC, Harlos K, McIlhinney RA, Jones EY, and Aricescu AR Crystal structure of the GluR2 amino-terminal domain provides insights into the architecture and assembly of ionotropic glutamate receptors // J Mol Biol, 392 (2009) (5) С. 1125-32. — DOI:10.1016/j.jmb.2009.07.082.
  25. Jin R, Singh SK, Gu S, Furukawa H, Sobolevsky AI, Zhou J, Jin Y, and Gouaux E Crystal structure and association behaviour of the GluR2 amino-terminal domain // EMBO J, 28 (2009) (12) С. 1812-23. — DOI:10.1038/emboj.2009.140.
  26. Karakas E, Simorowski N, and Furukawa H Structure of the zinc-bound amino-terminal domain of the NMDA receptor NR2B subunit // EMBO J, 28 (2009) (24) С. 3910-20. — DOI:10.1038/emboj.2009.338.
  27. Kumar J, Schuck P, Jin R, and Mayer ML The N-terminal domain of GluR6-subtype glutamate receptor ion channels // Nat Struct Mol Biol, 16 (2009) (6) С. 631-8. — DOI:10.1038/nsmb.1613.
  28. Leuschner WD, and Hoch W Subtype-specific assembly of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid receptor subunits is mediated by their N-terminal domains // J Biol Chem, 274 (1999) (24) С. 16907-16. — DOI:10.1074/jbc.274.24.16907.
  29. Ayalon G, and Stern-Bach Y Functional assembly of AMPA and kainate receptors is mediated by several discrete protein-protein interactions // Neuron, 31 (2001) (1) С. 103-13. — DOI:10.1016/S0896-6273(01)00333-6.
  30. Meddows E, Le Bourdelles B, Grimwood S, Wafford K, Sandhu S, Whiting P, and McIlhinney RA Identification of molecular determinants that are important in the assembly of N-methyl-D-aspartate receptors // J Biol Chem, 276 (2001) (22) С. 18795-803. — DOI:10.1074/jbc.M101382200.
  31. Gielen M, Siegler Retchless B, Mony L, Johnson JW, and Paoletti P Mechanism of differential control of NMDA receptor activity by NR2 subunits // Nature, 459 (2009) (7247) С. 703-7. — DOI:10.1038/nature07993.
  32. Yuan H, Hansen KB, Vance KM, Ogden KK, and Traynelis SF Control of NMDA receptor function by the NR2 subunit amino-terminal domain // J Neurosci, 29 (2009) (39) С. 12045-58. — DOI:10.1523/JNEUROSCI.1365-09.2009.
  33. O’Brien RJ, Xu D, Petralia RS, Steward O, Huganir RL, and Worley P Synaptic clustering of AMPA receptors by the extracellular immediate-early gene product Narp // Neuron, 23 (1999) (2) С. 309-23. — DOI:10.1016/S0896-6273(00)80782-5.
  34. Sia GM, Béïque JC, Rumbaugh G, Cho R, Worley PF, and Huganir RL Interaction of the N-terminal domain of the AMPA receptor GluR4 subunit with the neuronal pentraxin NP1 mediates GluR4 synaptic recruitment // Neuron, 55 (2007) (1) С. 87-102. — DOI:10.1016/j.neuron.2007.06.020.
  35. Hollmann M, Maron C, and Heinemann S N-glycosylation site tagging suggests a three transmembrane domain topology for the glutamate receptor GluRI // Neuron, 13 (1994) (6) С. 1331-43. — DOI:10.1016/0896-6273(94)90419-7.
  36. Bass BL RNA editing by adenosine deaminases that act on RNA // Annu Rev Biochem, 71 (2002) С. 817-46. — DOI:10.1146/annurev.biochem.71.110601.135501.
  37. Panchenko VA, Glasser CR, Partin KM, and Mayer ML Amino acid substitutions in the pore of rat glutamate receptors at sites influencing block by polyamines // J Physiol, 520 (1999) (2) С. 337-57. — DOI:10.1111/j.1469-7793.1999.t01-1-00337.x.
  38. Uchino S, Wada H, Honda S, Nakamura Y, Ondo Y, Uchiyama T, Tsutsumi M, Suzuki E, Hirasawa T, and Kohsaka S Direct interaction of post-synaptic density-95/Dlg/ZO-1 domain-containing synaptic molecule Shank3 with GluR1 alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid receptor // J Neurochem, 97 (2006) (4) С. 1203-14. — DOI:10.1111/j.1471-4159.2006.03831.x.
  39. Serulle Y, Zhang S, Ninan I, Puzzo D, McCarthy M, Khatri L, Arancio O, and Ziff EB A GluR1-cGKII interaction regulates AMPA receptor trafficking // Neuron, 56 (2007) (4) С. 670-88. — DOI:10.1016/j.neuron.2007.09.016.
  40. Correia SS, Duarte CB, Faro CJ, Pires EV, and Carvalho AL Protein kinase C gamma associates directly with the GluR4 alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate receptor subunit. Effect on receptor phosphorylation // J Biol Chem, 278 (2003) (8) С. 6307-13. — DOI:10.1074/jbc.M205587200.
  41. а б в Banke TG, Bowie D, Lee H, Huganir RL, Schousboe A, and Traynelis SF Control of GluR1 AMPA receptor function by cAMP-dependent protein kinase // J Neurosci, 20 (2000) (1) С. 89-102.
  42. а б Robert A, Irizarry SN, Hughes TE, and Howe JR Subunit interactions and AMPA receptor desensitization // J Neurosci, 21 (2001) (15) С. 5574-86.
  43. Derkach V, Barria A, and Soderling TR Ca2+/calmodulin-kinase II enhances channel conductance of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionate type glutamate receptors // Proc Natl Acad Sci U S A, 96 (1999) (6) С. 3269-74. — DOI:10.1073/pnas.96.6.3269.
  44. Prieto ML, and Wollmuth LP Gating modes in AMPA receptors // J Neurosci, 30 (2010) (12) С. 4449-59. — DOI:10.1523/​JNEUROSCI.5613-09.2010.
  45. а б в г д е ж Koike M, Tsukada S, Tsuzuki K, Kijima H, and Ozawa S Regulation of kinetic properties of GluR2 AMPA receptor channels by alternative splicing // J Neurosci, 20 (2000) (6) С. 2166-74.
  46. а б в г д е Jin R, Banke TG, Mayer ML, Traynelis SF, and Gouaux E Structural basis for partial agonist action at ionotropic glutamate receptors // Nat Neurosci, 6 (2003) С. 803-10. — DOI:10.1038/nn1091.
  47. Zhang W, Cho Y, Lolis E, and Howe JR Structural and single-channel results indicate that the rates of ligand binding domain closing and opening directly impact AMPA receptor gating // J Neurosci, 28 (2008) (4) С. 932-43.
  48. а б в г д е ж и Sekiguchi M, Nishikawa K, Aoki S, and Wada K A desensitization-selective potentiator of AMPA-type glutamate receptors // Br J Pharmacol, 136 (2002) (7) С. 1033-41. — DOI:10.1038/sj.bjp.0704804.
  49. а б Swanson GT, Kamboj SK, and Cull-Candy SG Single-channel properties of recombinant AMPA receptors depend on RNA editing, splice variation, and subunit composition // J Neurosci, 17 (1997) (1) С. 58-69.
  50. а б в Tomita S, Adesnik H, Sekiguchi M, Zhang W, Wada K, Howe JR, Nicoll RA, and Bredt DS Stargazin modulates AMPA receptor gating and trafficking by distinct domains // Nature, 435 (2005) С. 1052-58. — DOI:10.1038/nature03624.
  51. Tomita S, Fukata M, Nicoll RA, and Bredt DS Dynamic interaction of stargazin-like TARPs with cycling AMPA receptors at synapses // Science, 303 (2004) (5663) С. 1508-11. — DOI:10.1126/science.1090262.
  52. Vandenberghe W, Nicoll RA, and Bredt DS Stargazin is an AMPA receptor auxiliary subunit. // Proc Natl Acad Sci U S A, 102 (2005) (2) С. 485-90. — DOI:10.1073/pnas.0408269102.
  53. Milstein AD, and Nicoll TARP modulation of synaptic AMPA receptor trafficking and gating depends on multiple intracellular domains // Proc Natl Acad Sci U S A, 106 (2009) (27) С. 11348-51. — DOI:10.1073/pnas.0905570106.
  54. Sager C, Terhag J, Kott S, and Hollmann M C-terminal domains of transmembrane alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate (AMPA) receptor regulatory proteins not only facilitate trafficking but are major modulators of AMPA receptor function // J Biol Chem, 284 (2009) (47) С. 32413-24. — DOI:10.1074/jbc.M109.039891.
  55. Chen L, Chetkovich DM, Petralia RS, Sweeney NT, Kawasaki Y, Wenthold RJ, Bredt DS, and Nicoll RA Stargazin regulates synaptic targeting of AMPA receptors by two distinct mechanisms // Nature, 408 (2000) С. 936-43. — DOI:10.1038/35050030.
  56. Yamazaki M, Ohno-Shosaku T, Fukaya M, Kano M, Watanabe M, and Sakimura K A novel action of stargazin as an enhancer of AMPA receptor activity // Neurosci Res, 50 (2004) (4) С. 369-74. — DOI:10.1016/j.neures.2004.10.002.
  57. Priel A, Kolleker A, Ayalon G, Gillor M, Osten P, and Stern-Bach Y Stargazin reduces desensitization and slows deactivation of the AMPA-type glutamate receptors // J Neurosci, 25 (2005) (10) С. 2682-86. — DOI:10.1523/​JNEUROSCI.4834-04.2005.
  58. а б Armstrong N, and Gouaux E Mechanisms for activation and antagonism of an AMPA-sensitive glutamate receptor: crystal structures of the GluR2 ligand binding core // Neuron, 28 (2000) (1) С. 165-81. — DOI:10.1016/S0896-6273(00)00094-5.
  59. а б в г д е ж Coquelle T, Christensen JK, Banke TG, Madsen U, Schousboe A, and Pickering DS Agonist discrimination between AMPA receptor subtypes // Neuroreport, 11 (2000) (12) С. 2643-8.
  60. а б в г д е Donevan SD, Rogawski MA Allosteric regulation of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionate receptors by thiocyanate and cyclothiazide at a common modulatory site distinct from that of 2,3-benzodiazepines // Neuroscience, 87 (1998) (3) С. 615-29. — DOI:10.1016/S0306-4522(98)00109-2.
  61. а б в г д е ж Banke TG, Schousboe A, and Pickering DS Comparison of the agonist binding site of homomeric, heteromeric, and chimeric GluR1(o) and GluR3(o) AMPA receptors // J Neurosci Res, 49 (1997) (2) С. 176-85. — DOI:10.1002/(SICI)1097-4547(19970715)49:2<176::AID-JNR6>3.0.CO;2-6.
  62. а б в г Dawson TL, Nicholas RA, and Dingledine R Homomeric GluR1 excitatory amino acid receptors expressed in Xenopus oocytes // Mol Pharmacol, 38 (1990) (6) С. 779-84.
  63. Jin R, Horning M, Mayer ML, and Gouaux E Mechanism of activation and selectivity in a ligand-gated ion channel: structural and functional studies of GluR2 and quisqualate // Biochemistry, 41 (2002) (52) С. 15635-43. — DOI:10.1021/bi020583k.
  64. а б в Zhang W, Robert A, Vogensen SB, and Howe JR The relationship between agonist potency and AMPA receptor kinetics // Biophys J, 91 (2006) (4) С. 1336-46. — DOI:10.1529/biophysj.106.084426.
  65. Schiffer HH, Swanson GT, and Heinemann SF Rat GluR7 and a carboxyterminal splice variant, GluR7b, are functional kainate receptor subunits with a low sensitivity to glutamate // Neuron, 19 (1997) (5) С. 1141-46. — DOI:10.1016/S0896-6273(00)80404-3.
  66. а б в г Nakanishi N, Shneider NA, and Axel R A family of glutamate receptor genes: evidence for the formation of heteromultimeric receptors with distinct channel properties // Neuron, 5 (1990) (5) С. 569-81. — DOI:10.1016/0896-6273(90)90212-X.
  67. а б в г д е Vogensen SB, Jensen HS, Stensbøl TB, Frydenvang K, Bang-Andersen B, Johansen TN, Egebjerg J, and Krogsgaard-Larsen P Resolution, configurational assignment, and enantiopharmacology of 2-amino-3-[3-hydroxy-5-(2-methyl-2H- tetrazol-5-yl)isoxazol-4-yl]propionic acid, a potent GluR3- and GluR4-preferring AMPA receptor agonist // Chirality, 12 (2000) (10) С. 705-13. — DOI:10.1002/1520-636X(2000)12:10<705::AID-CHIR2>3.0.CO;2-9.
  68. Holm MM, Lunn ML, Traynelis SF, Kastrup JS, and Egebjerg J Structural determinants of agonist-specific kinetics at the ionotropic glutamate receptor 2 // Proc Natl Acad Sci U S A, 102 (2005) (34) С. 12053-58. — DOI:10.1073/pnas.0505522102.
  69. а б в г Kizelsztein P, Eisenstein M, Strutz N, Hollmann M, and Teichberg VI Mutant Cycle Analysis of the Active and Desensitized States of an AMPA Receptor Induced by Willardiines // Biochemistry, 39 (2000) (42) С. 12819-27. — DOI:10.1021/bi000962i.
  70. а б в Greenwood JR, Mewett KN, Allan RD, Martín BO, and Pickering DS 3-hydroxypyridazine 1-oxides as carboxylate bioisosteres: a new series of subtype-selective AMPA receptor agonists // Neuropharmacology, 51 (2006) (1) С. 52-9. — DOI:10.1016/j.neuropharm.2006.02.013.
  71. а б в г Bjerrum EJ, Kristensen AS, Pickering DS, Greenwood JR, Nielsen B, Liljefors T, Schousboe A, Bra¨uner-Osborne H, and Madsen U Design, Synthesis, and Pharmacology of a Highly Subtype-Selective GluR1/2 Agonist, (RS)-2-Amino-3-(4-chloro-3-hydroxy-5-isoxazolyl)propionic Acid (Cl-HIBO) // J Med Chem, 46 (2003) (11) С. 2246-49. — DOI:10.1021/jm020588f.
  72. а б в г Campiani G, Morelli E, Nacci V, Fattorusso C, Ramunno A, Novellino E, Greenwood J, Liljefors T, Griffiths R, Sinclair C, Reavy H, Kristensen AS, Pickering DS, Schousboe A, Cagnotto A, Fumagalli E, and Mennini T Characterization of the 1H-cyclopentapyrimidine-2,4(1H,3H)-dione derivative (S)-CPW399 as a novel, potent, and subtype-selective AMPA receptor full agonist with partial desensitization properties // J Med Chem, 44 (2001) (26) С. 4501-4. — DOI:10.1021/jm015552m.
  73. а б в Stensbøl TB, Borre L, Johansen TN, Egebjerg J, Madsen U, Ebert B, and Krogsgaard-Larsen P Resolution, absolute stereochemistry and molecular pharmacology of the enantiomers of ATPA // Eur J Pharmacol, 380 (1999) (2-3) С. 153-62. — DOI::10.1016/S0014-2999(99)00512-9.
  74. а б в г д е ж и к л Strange M, Bräuner-Osborne H, and Jensen AA Functional characterisation of homomeric ionotropic glutamate receptors GluR1-GluR6 in a fluorescence-based high throughput screening assay // Comb Chem High Throughput Screen, 9 (2006) (2) С. 147-58.
  75. а б в Brehm L, Greenwood JR, Hansen KB, Nielsen B, Egebjerg J, Stensbøl TB, Bräuner-Osborne H, Sløk FA, Kronborg TT, and Krogsgaard-Larsen P (S)-2-Amino-3-(3-hydroxy-7,8-dihydro-6H-cyclohepta[d]isoxazol-4-yl)propion ic acid, a potent and selective agonist at the GluR5 subtype of ionotropic glutamate receptors. Synthesis, modeling, and molecular pharmacology // J Med Chem, 46 (2003) (8) С. 1350-58. — DOI:10.1021/jm0204441.
  76. а б в г Stensbøl TB, Jensen HS, Nielsen B, Johansen TN, Egebjerg J, Frydenvang K, and Krogsgaard-Larsen P Stereochemistry and molecular pharmacology of (S)-thio-ATPA, a new potent and selective GluR5 agonist // Eur J Pharmacol, 411 (2001) (3) С. 245-53. — DOI:10.1016/S0014-2999(00)00916-X.
  77. а б в г Jensen AA, Christesen T, Bølcho U, Greenwood JR, Postorino G, Vogensen SB, Johansen TN, Egebjerg J, Bra¨uner-Osborne H, and Clausen RP Functional Characterization of Tet-AMPA [Tetrazolyl-2-amino-3-(3-hydroxy-5-methyl- 4-isoxazolyl)propionic Acid] Analogues at Ionotropic Glutamate Receptors GluR1−GluR4. The Molecular Basis for the Functional Selectivity Profile of 2-Bn-Tet-AMPA // J Med Chem, 50 (2007) (17) С. 4177-85. — DOI:10.1021/jm070532r.
  78. Szymańska Е, Pickering DS, Nielsen B, and Johansen TN 3-Substituted phenylalanines as selective AMPA- and kainate receptor ligands // Bioorg Med Chem, 17 (2009) (17) С. 6390-401. — DOI:10.1016/j.bmc.2009.07.021.
  79. Kott S, Sager C, Tapken D, Werner M, and HollmannM Comparative analysis of the pharmacology of GluR1 in complex with transmembrane AMPA receptor regulatory proteins gamma2, gamma3, gamma4, and gamma8 // Neuroscience, 158 (2009) (1) С. 78-88. — DOI:10.1016/j.neuroscience.2007.12.047.
  80. а б Tygesen CK, Jørgensen M, and Andersen PH The importance of two specific domains in ligand binding to the AMPA/kainate glutamate receptors GluR2 and GluR6 // FEBS Lett, 363 (1995) (1-2) С. 184-8. — DOI:10.1016/0014-5793(95)00315-Z.
  81. а б в г д Varney MA, Rao SP, Jachec C, Deal C, Hess SD, Daggett LP, Lin F, Johnson EC, and Veliçelebi G Pharmacological characterization of the human ionotropic glutamate receptor subtype GluR3 stably expressed in mammalian cells // J Pharmacol Exp Ther, 285 (1998) (1) С. 358-70.
  82. а б Andersen PH, Tygesen CK, Rasmussen JS, Søegaard-Nielsen L, Hansen A, Hansen K, Kiemer A, and Stidsen CE Stable expression of homomeric AMPA-selective glutamate receptors in BHK cells // Eur J Pharmacol, 311 (1996) (1) С. 95-100. — DOI:10.1016/0014-2999(96)00399-8.
  83. а б Stein E, Cox JA, Seeburg PH, and Verdoorn TA Complex pharmacological properties of recombinant alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate receptor subtypes // Mol Pharmacol, 42 (1992) С. 864-71.
  84. а б в г Kasper C, Pickering DS, Mirza O, Olsen L, Kristensen AS, Greenwood JR, Liljefors T, Schousboe A, Wätjen F, Gajhede M, Sigurskjold BW, and Kastrup JS The Structure of a Mixed GluR2 Ligand-binding Core Dimer in Complex with (S)-Glutamate and the Antagonist (S)-NS1209 // J Mol Biol, 357 (2006) (4) С. 1184-1201. — DOI:10.1016/j.jmb.2006.01.024.
  85. Prescott C, Weeks AM, Staley KJ, and Partin KM Kynurenic acid has a dual action on AMPA receptor responses // Neurosci Lett, 402 (2006) (1-2) С. 108-112. — DOI:10.1016/j.neulet.2006.03.051.
  86. а б в Simmons RM, Li DL, Hoo KH, Deverill M, Ornstein PL, and Iyengar S Kainate GluR5 receptor subtype mediates the nociceptive response to formalin in the rat // Neuropharmacology, 37 (1998) (1) С. 25-36. — DOI:10.1016/S0028-3908(97)00188-3.
  87. Jones CK, Alt A, Ogden AM, Bleakman D, Simmons RM, Iyengar S, Dominguez E, Ornstein PL, and Shannon HE Antiallodynic and antihyperalgesic effects of selective competitive GLUK5 (GluR5) ionotropic glutamate receptor antagonists in the capsaicin and carrageenan models in rats // J Pharmacol Exp Ther, 319 (2006) (1) С. 396-404. — DOI:10.1124/jpet.106.105601.
  88. Bleakman D, Ogden AM, Ornstein PL, and Hoo K Pharmacological characterization of a GluR6 kainate receptor in cultured hippocampal neurons // Eur J Pharmacol, 378 (1999) (3) С. 331-7. — DOI:10.1016/S0014-2999(99)00478-1.
  89. а б Dolman NP, More JC, Alt A, Knauss JL, Pentika¨inen OT, Glasser CR, Bleakman D, Mayer ML, Collingridge GL, and Jane DE Synthesis and pharmacological characterization of N3-substituted willardiine derivatives: role of the substituent at the 5-position of the uracil ring in the development of highly potent and selective GLUK5 kainate receptor antagonists // J Med Chem, 50 (2007) (7) С. 1558-70. — DOI:10.1021/jm061041u.
  90. Gitto R, Barreca ML, De Luca L, De Sarro G, Ferreri G, Quartarone S, Russo E, Constanti A, and Chimirri A Discovery of a novel and highly potent noncompetitive AMPA receptor antagonist // J Med Chem, 46 (2003) (1) С. 197-200. — DOI:10.1021/jm0210008.
  91. Cokić B, and Stein V Stargazin modulates AMPA receptor antagonism // Neuropharmacology, 54 (2008) (7) С. 1062-70. — DOI:10.1016/j.neuropharm.2008.02.012.
  92. а б в г Balannik V, Menniti FS, Paternain AV, Lerma J, and Stern-Bach Y Molecular mechanism of AMPA receptor noncompetitive antagonism // Neuron, 48 (2005) (2) С. 279-88. — DOI:10.1016/j.neuron.2005.09.024.
  93. а б в г д е Bleakman D, Ballyk BA, Schoepp DD, Palmer AJ, Bath CP, Sharpe EF, Woolley ML, Bufton HR, Kamboj RK, Tarnawa I, and Lodge D Activity of 2,3-benzodiazepines at native rat and recombinant human glutamate receptors in vitro: stereospecificity and selectivity profiles // Neuropharmacology, 35 (1996) (12) С. 1689-1702. — DOI:10.1016/S0028-3908(96)00156-6.
  94. а б Johansen TH, Chaudhary A and Verdoorn TA Interactions among GYKI-52466, cyclothiazide, and aniracetam at recombinant AMPA and kainate receptors // Mol Pharmacol, 48 (1995) (5) С. 946-55.
  95. а б в г Cotton JL, and Partin KM The contributions of GluR2 to allosteric modulation of AMPA receptors // Neuropharmacology, 39 (2000) (1) С. 21-31. — DOI:10.1016/S0028-3908(99)00105-7.
  96. Andersen PH, Tygesen CK, Rasmussen JS, Søegaard-Nielsen L, Hansen A, Hansen K, Kiemer A, and Stidsen CE Stable expression of homomeric AMPAselective glutamate receptors in BHK cells // Eur J Pharmacol, 311 (2006) (1) С. 95-100. — DOI:10.1016/0014-2999(96)00399-8.
  97. Kiskin NI, Kryshtal’ OA, Tsyndrenko AIa, Volkova TM, and Grishin EV Argiopine, argiopinines and pseudoargiopinines—blockers of the glutamate receptors in hippocampal neurons // Neirofiziologiia, 21 (1989) (6) С. 525-32. — DOI:10.1007/BF01051949.
  98. а б в г Herlitze S, Raditsch M, Ruppersberg JP, Jahn W, Monyer H, Schoepfer R, and Witzemann V Argiotoxin detects molecular differences in AMPA receptor channels // Neuron, 10 (1993) (6) С. 1131-40. — DOI:10.1016/0896-6273(93)90061-U.
  99. а б Brackley PT, Bell DR, Choi SK, Nakanishi K, and Usherwood PN Selective antagonism of native and cloned kainate and NMDA receptors by polyamine-containing toxins // J Pharmacol Exp Ther, 266 (1993) (3) С. 1573-80.
  100. а б в Blaschke M, Keller BU, Rivosecchi R, Hollmann M, Heinemann S, and Konnerth A A single amino acid determines the subunit-specific spider toxin block of alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate/kainate receptor channels // Proc Natl Acad Sci U S A, 90 (1993) (14) С. 6528-32.
  101. Washburn MS, and Dingledine R Block of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptors by polyamines and polyamine toxins // J Pharmacol Exp Ther, 278 (1996) (2) С. 669-78.
  102. а б Kromann H, Krikstolaityte S, Andersen AJ, Andersen K, Krogsgaard-Larsen P, Jaroszewski JW, Egebjerg J, and Strømgaard K Solid-Phase Synthesis of Polyamine Toxin Analogues:  Potent and Selective Antagonists of Ca2+-Permeable AMPA Receptors // J Med Chem, 45 (2002) (26) С. 5745-54. — DOI:10.1021/jm020314s.
  103. а б в г Magazanik LG, Buldakova SL, Samoilova MV, Gmiro VE, Mellor IR, and Usherwood PN Block of open channels of recombinant AMPA receptors and native AMPA/kainate receptors by adamantane derivatives // J Physiol, 505 (1997) (Pt 3) С. 655-63.
  104. а б Schlesinger F, Tammena D, Krampfl K, and Bufler J Two mechanisms of action of the adamantane derivative IEM-1460 at human AMPA-type glutamate receptors // Br J Pharmacol, 145 (2005) (5) С. 656-63. — DOI:10.1038/sj.bjp.0706233.
  105. Lauterborn JC, Lynch G, Vanderklish P, Arai A, and Gall CM Positive modulation of AMPA receptors increases neurotrophin expression by hippocampal and cortical neurons // J Neurosci, 20 (2000) (1) С. 8-21.
  106. Ahmed HA, and Oswald RE Piracetam Defines a New Binding Site for Allosteric Modulators of α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic Acid (AMPA) Receptors // J Med Chem, 53 (2010) (5) С. 2197-203. — DOI:10.1021/jm901905j.
  107. Arai AC, and Kessler M Pharmacology of ampakine modulators: from AMPA receptors to synapses and behavior // Curr Drug Targets, 8 (2007) (5) С. 583-602.
  108. Baumbarger PJ, Muhlhauser M, Zhai J, Yang CR, and Nisenbaum ES Positive modulation of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid (AMPA) receptors in prefrontal cortical pyramidal neurons by a novel allosteric potentiator // J Pharmacol Exp Ther, 298 (2001) (1) С. 86. — DOI:102.
  109. Arai AC, Kessler M, Rogers G, and Lynch G Effects of the potent ampakine CX614 on hippocampal and recombinant AMPA receptors: interactions with cyclothiazide and GYKI 52466 // Mol Pharmacol, 58 (2000) (4) С. 802-13.
  110. а б в г д е Partin KM, Bowie D, and Mayer ML Structural determinants of allosteric regulation in alternatively spliced AMPA receptors // Neuron, 14 (1995) (4) С. 833-43. — DOI:10.1016/0896-6273(95)90227-9.
  111. а б в г д е ж и к Krampfl K, Schlesinger F, Wolfes H, Dengler R, and Bufler J Functional diversity of recombinant human AMPA type glutamate receptors: possible implications for selective vulnerability of motor neurons // J Neurol Sci, 191 (2001) (1) С. 19-23.
  112. а б в г д е ж и Quirk JC, Siuda ER, and Nisenbaum ES Molecular determinants responsible for differences in desensitization kinetics of AMPA receptor splice variants // J Neurosci, 24 (2004) (50) С. 11416-20. — DOI:10.1523/JNEUROSCI.2464-04.2004.
  113. а б Robert A, and Howe JR How AMPA receptor desensitization depends on receptor occupancy // J Neurosci, 23 (2003) (3) С. 847-58.
  114. а б в г д Banke TG, Schousboe A, and Pickering DS Comparison of the agonist binding site of homomeric, heteromeric, and chimeric GluR1(o) and GluR3(o) AMPA receptors // J Neurosci Res, 49 (2001) (2) С. 176-85. — DOI:10.1002/(SICI)1097-4547(19970715)49:2<176::AID-JNR6>3.0.CO;2-6.
  115. а б в Grosskreutz J, Zoerner A, Schlesinger F, Krampfl K, Dengler R, and Bufler J Kinetic properties of human AMPA-type glutamate receptors expressed in HEK293 cells // Eur J Neurosci, 17 (2003) (6) С. 1173-78. — DOI:10.1046/j.1460-9568.2003.02531.x.
  116. а б в Lomeli H, Mosbacher J, Melcher T, Ho¨ger T, Geiger JR, Kuner T, Monyer H, Higuchi M, Bach A, and Seeburg PH Control of kinetic properties of AMPA receptor channels by nuclear RNA editing // Science, 266 (1994) (5191) С. 1709-13. — DOI:10.1126/science.7992055.
  117. Mauceri D, Cattabeni F, Di Luca M, and Gardoni, F Calcium/calmodulin-dependent protein kinase II phosphorylation drives synapse-associated protein 97 into spines // J Biol Chem, 279 (2004) (22) С. 23813-21. — DOI:10.1074/jbc.M402796200.
  118. Wu H, Nash JE, Zamorano P, and Garner CC Interaction of SAP97 with minus-end-directed actin motor myosin VI. Implications for AMPA receptor trafficking // J Biol Chem, 277 (2002) С. 30928-34. — DOI:10.1074/jbc.M203735200.
  119. Zhu JJ, Qin Y, Zhao M, Van Aelst L, and Malinow R Ras and Rap control AMPA receptor trafficking during synaptic plasticity // Cell, 110 (2002) (4) С. 443-55. — DOI:10.1016/S0092-8674(02)00897-8.
  120. Borgdorff AJ, and Choquet D Regulation of AMPA receptor lateral movements // Nature, 417 (2002) (6889) С. 649-53. — DOI:10.1038/nature00780.
  121. Park M, Penick EC, Edwards JG, Kauer JA and Ehlers MD Recycling endosomes supply AMPA receptors for LTP // Science, 305 (2004) (5692) С. 1972-5. — DOI:10.1126/science.1102026.
  122. Makino H, and Malinow R AMPA receptor incorporation into synapses during LTP: the role of lateral movement and exocytosis // Neuron, 64 (2009) (3) С. 381-90. — DOI:10.1016/j.neuron.2009.08.035.
  123. Howard MA, Elias GM, Elias LA, Swat W, and Nicoll RA The role of SAP97 in synaptic glutamate receptor dynamics // Proc Natl Acad Sci U S A, 107 (2010) (8) С. 3805-10. — DOI:10.1073/pnas.0914422107.
  124. Wang Z, Edwards JG, Riley N, Provance DW Jr, Karcher R, Li XD, Davison IG, Ikebe M, Mercer JA, Kauer JA and Ehlers MD Myosin Vb mobilizes recycling endosomes and AMPA receptors for postsynaptic plasticity // Cell, 135 (2008) (3) С. 535-48. — DOI:10.1016/j.cell.2008.09.057.
  125. Beattie EC, Carroll RC, Yu X, Morishita W, Yasuda H, Zastrow M and Malenka RC Regulation of AMPA receptor endocytosis by a mechanism shared with LTD // Nat Neurosci, 3 (2000) (12) С. 1291-1300. — DOI:10.1038/81823.
  126. Jung N, and Haucke V Clathrin-mediated endocytosis at synapses // Traffic, 8 (2007) (9) С. 1129-36. — DOI:10.1111/j.1600-0854.2007.00595.x.
  127. Lu W, and Ziff E PICK1 interacts with ABP/GRIP to regulate AMPA Receptor Trafficking // Neuron, 47 (2005) (3) С. 407-21. — DOI:10.1016/j.neuron.2005.07.006.

Оглядова література[ред.ред. код]

  • Dingledine R, Borges K, Bowie D, et al. (1999) The glutamate receptor ion channels. Pharmacological Reviews 51: 7–62.
  • Erreger K, Chen PE, Wyllie DJA, et al. (2004) Glutamate receptor gating. Critical Reviews in Neurobiology 16: 187–225. doi:10.1615/CritRevNeurobiol.v16.i3
  • Gouaux E (2004) Structure and function of AMPA receptors. Journal of Physiology 554: 249–253. doi:10.1113/jphysiol.2003.054320
  • Kew JN and Kemp JA (2005) Ionotropic and metabotropic glutamate receptor structure and pharmacology. Psychopharmacology (Berlin) 179(1): 4–29. doi:10.1007/s00213-005-2200-z
  • Palmer CL, Cotton L, and Henley JM (2005) The molecular pharmacology and cell biology of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptors. Pharmacological Reviews 57(2): 253–277. doi:10.1124/pr.57.2.7