Respuesta
Los receptores ionotrópicos y metabotrópicos son las dos clases de proteínas receptoras que expresan las neuronas para recibir neurotransmisores.Una proteína receptora es cualquier proteína cuya función principal es transducir la unión de un sustrato molecular en alguna señal o acción.Los receptores ionotrópicos pasan directamente la corriente cuando se unen al sustrato.Por otro lado, los receptores metabotrópicos activan directamente las cascadas moleculares cuando se unen al sustrato.
Receptores ionotrópicos
Los receptores ionotrópicos son los receptores de neurotransmisores más comunes.Debido a que sus efectos son directos, son rápidos y, generalmente, de muy corta duración.
Los ejemplos abundan, pero incluyen el receptor AMPA, el receptor primario para el neurotransmisor primarioexcitatorio, el glutamato, el receptor NMDA, que se cree que está implicado en el aprendizaje y la memoria, y el receptor GABA, el receptor primario para el neurotransmisor primario inhibidor, el GABA.
Nótese que el NMDA está implicado en el aprendizaje y la memoria, dos procesos definidos en gran medida por su extensión temporal. El receptor NMDA es capaz de tener un efecto más prolongadoporque la corriente que pasa incluye iones de calcio.El calcio es un 2º mensajero común en las cascadas moleculares, por lo que esta corriente puede tenerefectos normalmente asociados a dichas cascadas, más que a las corrientes simples.Consulte el «Aside on Terminology» más abajo para ver algunas reflexiones sobre lo que esto significa para la distinción entre receptores ionotrópicos y metabotrópicos.
Receptores metabotrópicos
Los receptores metabotrópicos tienen efectos más variados que los receptores ionotrópicos,pero casi todos se engloban en una misma familia genética: la familia de receptores acoplados a proteínas G.Estas proteínas se asocian a una proteína común más pequeña, la proteína G, y la liberan cuando se unen a su sustrato.A menudo estas cascadas implican a la familia de moléculas de señalización de nucleótidos cíclicos y/o a la fosforilación de proteínas.Debido a que deben activar una cascada química, los receptores metabotrópicos tienen efectos en una escala de tiempo más lenta que los receptores ionotrópicos.Tenga en cuenta, sin embargo, que hemos visto un ejemplo de un receptor ionotrópico que puede tener efectos que duran mucho tiempo.Del mismo modo, hay receptores metabotrópicos cuyas cascadas simplemente activan los canales de iones, causando cambios de voltaje en el orden de unos pocos cientos de ms.
Los ejemplos de receptores metabotrópicos incluyen los receptores metabotrópicos de glutamato (mGluRs), que están implicados en la depresión sináptica a largo plazo, y los receptores muscarínicos de acetilcolina (mAChRs), cuyas funciones en el sistema nervioso central son poco conocidas.
Un apunte sobre terminología
Es famosa la propuesta de Platón de definir al ser humano como un «bípedo sin plumas», a lo que el cínico filósofo Diógenes respondió desplumando un pollo y gritando: «¡He aquí! Te he traído un hombre»
El receptor NMDA† es tan problemático para nuestras definiciones como lo era el pollo para las de Platón. En cierto sentido, es a la vez ionotrópico y metabotrópico: pasa una corriente y resulta que esa corriente activa directamente una cascada molecular.Esto plantea un problema, ya que nos gustaría poder dividir nuestras moléculas en conjuntos disjuntos.
Hice esta pregunta (¿el receptor NMDA es metabotrópico o ionotrópico?)en una conferencia de neurociencia y casi se produce una pelea en el jacuzzi.Para los biofísicos y los especialistas en canales iónicos, el NMDA era obviamente ionotrópico, mientras que los neurocientíficos celulares y de sistemas pensaban que era igualmente obvio que el NMDA era metabotrópico.
Entonces, ¿qué puede hacer una chica ante esta confusión? Me reconforta una cita deLudwig Wittgenstein, otro filósofo, esta vez del siglo XX.En una cita que desgraciadamente hace poca justicia a su fabulosa filosofía del lenguaje,dijo «Las fronteras de mi lenguaje son las fronteras de mi mundo».Es decir, el mundo en sí mismo simplemente existe, nombres, jerga y símbolos al margen. Nosotros le ponemos fronteras artificiales con nuestras palabras, igual que los estados nación ponen fronteras artificiales a la Tierra, y luego pretendemos que nuestras categorías y etiquetas son «naturales» cuando en realidad son todo lo contrario. Reflejan el mundo en el que creemos que vivimos, el mundo en el que deseamos vivir, y deberíamos tener cuidado de ser honestos al respecto.
† Un apunte sobre la terminología a este apunte sobre la terminología: la convención de nombrar a los receptores según la sustancia química que resulta ser el agente de unión más selectivo en el momento del descubrimiento es totalmente descabellada. No hay NMDA (¡ni AMPA!) en el cuerpo, por lo que llamar a la proteína en cuestión «receptor NMDA» va totalmente en contra de la propia noción de receptores^!
^ Un nivel más profundo: la noción de receptores me parece que es precisamente lo contrario. El término proviene de una época en la que la bioquímica estaba muy limitada en sus técnicas, y subestimaba considerablemente la complejidad de las proteínas y el poder de los modelos de la química inorgánica.Se refiere a ensayos en los que se lavan sustancias químicas y se calculan muy inteligentemente sus afinidades de unión.Su papel en la célula tiene poco que ver con la unión per se.En lugar de ser receptores pasivos, estas moléculas son detectores.Convierten las señales del entorno celular en cambios físicos y químicos en la célula. Obsérvese que esto rechaza cualquier necesidad de ponerse raro y decir cosas como «fotorreceptor» o «mecanorreceptor».