Antwort
Ionotrope Rezeptoren und metabotrope Rezeptoren sind die beiden Klassen von Rezeptorproteinen, die von Neuronen exprimiert werden, um Neurotransmitter zu empfangen.Ein Rezeptorprotein ist ein Protein, dessen Hauptfunktion darin besteht, die Bindung eines molekularen Substrats in ein Signal oder eine Aktion umzuwandeln.Ionotrope Rezeptoren leiten direkt Strom weiter, wenn sie ein Substrat binden.metabotrope Rezeptoren hingegen aktivieren direkt molekulare Kaskaden, wenn sie ein Substrat binden.
Ionotrope Rezeptoren
Ionotrope Rezeptoren sind die häufigsten Neurotransmitter-Rezeptoren.Da ihre Wirkungen direkt sind, sind sie schnell und im Allgemeinen sehr kurzlebig.
Beispiele gibt es viele, doch gehören dazu der AMPA-Rezeptor, der primäre Rezeptor für den primär erregenden Neurotransmitter Glutamat, der NMDA-Rezeptor, von dem man annimmt, dass er am Lernen und Gedächtnis beteiligt ist, und der GABA-Rezeptor, der primäre Rezeptor für den primär hemmenden Neurotransmitter GABA.
Man beachte, dass der NMDA-Rezeptor am Lernen und am Gedächtnis beteiligt ist, zwei Prozesse, die weitgehend durch ihre zeitliche Ausdehnung definiert sind. Der NMDA-Rezeptor ist in der Lage, eine längere Wirkung zu haben, weil der Strom, den er durchlässt, Kalziumionen enthält.Kalzium ist ein häufiger zweiter Botenstoff in molekularen Kaskaden, so dass dieser Strom Wirkungen haben kann, die normalerweise mit solchen Kaskaden und nicht mit einfachen Strömen verbunden sind.Lesen Sie die „Anmerkung zur Terminologie“ unten, um zu erfahren, was dies für die Unterscheidung zwischen ionotropen und metabotropen Rezeptoren bedeutet.
Metabotrope Rezeptoren
Metabotrope Rezeptoren haben unterschiedlichere Wirkungen als ionotrope Rezeptoren, aber sie gehören fast alle zu einer einzigen Genfamilie: der Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren.Diese Proteine assoziieren mit einem gemeinsamen, kleineren Protein, dem G-Protein, und setzen es frei, wenn sie ihr Substrat binden.Häufig sind an diesen Kaskaden die Signalmoleküle der Familie der zyklischen Nukleotide und/oder die Proteinphosphorylierung beteiligt.Da sie eine chemische Kaskade aktivieren müssen, haben metabotrope Rezeptoren eine langsamere Wirkung als ionotrope Rezeptoren.Wir haben jedoch ein Beispiel für einen ionotropen Rezeptor gesehen, der eine sehr lange Wirkung haben kann.Ebenso gibt es metabotrope Rezeptoren, deren Kaskaden lediglich Ionenkanäle aktivieren und Spannungsänderungen in der Größenordnung von einigen hundert ms verursachen.
Beispiele für metabotrope Rezeptoren sind die metabotropen Glutamatrezeptoren (mGluRs), die an der langfristigen synaptischen Depression beteiligt sind, und die muskarinischen Acetylcholinrezeptoren (mAChRs), deren Rolle im zentralen Nervensystem nur unzureichend verstanden ist.
Eine Bemerkung zur Terminologie
Plato schlug bekanntlich vor, den Menschen als „federlosen Zweibeiner“ zu definieren, worauf der zynische Philosoph Diogenes bekanntlich mit dem Rupfen eines Huhns und dem Ausruf antwortete „Seht her! Ich habe dir einen Menschen gebracht“
Der NMDA-Rezeptor† ist für unsere Definitionen ebenso problematisch wie das Huhn für die von Plato. In gewissem Sinne ist er sowohl ionotrop als auch metabotrop: Er lässt einen Strom durch, und dieser Strom aktiviert direkt eine molekulare Kaskade, was ein Problem darstellt, da wir unsere Moleküle gerne in unzusammenhängende Mengen aufteilen würden.
Ich habe diese Frage (ist der NMDA-Rezeptor metabotrop oder ionotrop?) auf einer neurowissenschaftlichen Konferenz gestellt, und im Whirlpool wäre beinahe ein Streit ausgebrochen.Für Biophysiker und Ionenkanalspezialisten war NMDA offensichtlich ionotrop, während Zell- und Systemneurowissenschaftler es für ebenso offensichtlich hielten, dass NMDA metabotrop ist.
Was soll ein Mädchen also angesichts dieser Verwirrung tun? Mich tröstet ein Zitat von Ludwig Wittgenstein, einem anderen Philosophen, diesmal aus dem 20. Jahrhundert, der leider seiner fabelhaften Sprachphilosophie nicht gerecht wird: „Die Grenzen meiner Sprache sind die Grenzen meiner Welt“, d.h. die Welt selbst ist einfach da, Namen, Jargon und Symbole hin oder her. Wir setzen ihr mit unseren Worten künstliche Grenzen, so wie die Nationalstaaten der Erde künstliche Grenzen setzen, und dann tun wir so, als seien unsere Kategorien und Bezeichnungen „natürlich“, obwohl sie in Wirklichkeit alles andere als das sind. Sie spiegeln die Welt wider, in der wir zu leben glauben, die Welt, in der wir zu leben wünschen, und wir sollten uns bemühen, dabei ehrlich zu sein.
† Eine Anmerkung zur Terminologie zu dieser Anmerkung zur Terminologie: Die Konvention, Rezeptoren nach der Chemikalie zu benennen, die zum Zeitpunkt der Entdeckung das selektivste Bindemittel war, ist völlig verrückt. Es gibt kein NMDA (und auch kein AMPA!) im Körper, so dass die Bezeichnung des fraglichen Proteins als „NMDA-Rezeptor“ dem Begriff der Rezeptoren völlig zuwiderläuft^!
^ Noch eine Ebene tiefer: Der Begriff der Rezeptoren scheint mir die ganze Sache genau falsch herum zu verstehen. Der Begriff stammt aus einer Zeit, in der die Biochemie in ihren Techniken stark eingeschränkt war und die Komplexität von Proteinen und die Leistungsfähigkeit von Modellen aus der anorganischen Chemie erheblich unterschätzte.Er bezieht sich auf Assays, bei denen Chemikalien angeschwemmt und ihre Bindungsaffinitäten sehr geschickt berechnet werden.Ihre Rolle in der Zelle hat wenig mit der Bindung an sich zu tun.Statt passive Rezeptoren zu sein, sind diese Moleküle Detektoren.Sie setzen Signale aus der Zellumgebung in physikalische und chemische Veränderungen in der Zelle um. Dies macht es überflüssig, von „Photorezeptor“ oder „Mechanorezeptor“ zu sprechen.