Vastaus
Ionotrooppiset reseptorit ja metabotrooppiset reseptorit ovat kaksi reseptoriproteiiniluokkaa, joita neuronit ilmentävät ottaakseen vastaan välittäjäaineita.Reseptoriproteiini on mikä tahansa proteiini, jonka ensisijainen tehtävä on muuntaa molekyylisubstraatin sitoutuminen joksikin signaaliksi tai toiminnaksi.Ionotrooppiset reseptorit välittävät suoraan virtaa sitoutuessaan substraattiin.Toisaalta metabotrooppiset reseptorit aktivoivat suoraan molekyylikaskadeja sitoutuessaan substraattiin.
Ionotrooppiset reseptorit
Ionotrooppiset reseptorit ovat yleisimpiä välittäjäainereseptoreita.Koska niiden vaikutukset ovat suoria, ne ovat nopeita ja yleensä hyvin lyhytikäisiä.
Esimerkkejä on runsaasti, mutta niihin kuuluvat AMPA-reseptori, joka on ensisijainen reseptori ensisijaiselle kiihottavalle välittäjäaineelle, glutamaatille, NMDA-reseptori, jonka uskotaan osallistuvan oppimiseen ja muistiin, ja GABA-reseptori, joka on ensisijainen reseptori ensisijaiselle inhiboivalle välittäjäaineelle, GABAlle.
Huomaa, että NMDA on mukana oppimisessa ja muistissa, kahdessa prosessissa, jotka määrittyvät pitkälti niiden ajallisen laajuuden perusteella. NMDA-reseptori pystyy vaikuttamaan pidempään, koska sen kuljettama virta sisältää kalsiumioneja.Kalsium on yleinen 2. viestinviejä molekyylikaskadeissa, joten tällä virralla voi olla vaikutuksia, jotka normaalisti liittyvät tällaisiin kaskadeihin, ei niinkään yksinkertaisiin virtauksiin.Katso alla olevasta ”Terminologiaa koskevasta lisähuomautuksesta” ajatuksia siitä, mitä tämä tarkoittaa ionotrooppisten ja metabotrooppisten reseptoreiden välisen eron kannalta.
Metabotrooppiset reseptorit
Metabotrooppisilla reseptoreilla on laajemmin vaihtelevia vaikutuksia kuin ionotrooppisilla reseptoreilla,mutta ne kuuluvat lähes kaikki yhteen geeniperheeseen: G-proteiinikytkentäisten reseptorien perheeseen.Nämä proteiinit assosioituvat yhteiseen, pienempään proteiiniin, G-proteiiniin, ja vapauttavat sen sitoessaan substraattinsa.Usein näissä kaskadeissa on osallisena syklisten nukleotidien perheensignaalin välittämiseen liittyviä merkinantoaineen molekyylejä ja / tai proteiinien fossylaatiota.Koska niiden on aktivoitava kemiallinen kaskadi, metabotrooppisilla reseptoreilla on hitaampia vaikutuksia kuin ionotrooppisilla reseptoreilla.Huomattakoon kuitenkin, että olemme nähneet esimerkin ionotrooppisesta reseptorista, jolla voi olla hyvin kauan kestäviä vaikutuksia.Vastaavasti on olemassa metabotrooppisia reseptoreita, joiden kaskadit vain aktivoivat ionikanavia ja aiheuttavat jännitemuutoksia muutaman sadan ms:n luokkaa.
Esimerkkejä metabotrooppisista reseptoreista ovat metabotrooppiset glutamaattireseptorit (mGluR:t), jotka osallistuvat pitkäaikaiseen synaptiseen depressioon, ja muskariiniset asetyylikoliinireseptorit (mAChR:t), joiden roolit keskushermostossa tunnetaan huonosti.
Huomautus terminologiasta
Platon ehdotti tunnetusti ihmisen määrittelemistä ”höyhenettömäksi kaksijalkaiseksi”.Kyyninen filosofi Diogenes vastasi siihen tunnetusti nyppimällä kanan ja huutamalla: ”Katsokaa! Olen tuonut sinulle ihmisen.”
NMDA-reseptori† on suunnilleen yhtä ongelmallinen meidän määritelmiemme kannalta kuin kana oli Platonin määritelmän kannalta. Jossain mielessä se on sekä ionotrooppinen että metabotrooppinen:se läpäisee virran ja tuo virta sattuu aktivoimaan suoraan molekyylikaskadin.Tämä aiheuttaa ongelman, koska haluaisimme pystyä jakamaan molekyylimme disjoint-joukkoihin.
Kysyin tämän kysymyksen (onko NMDA-reseptori metabotrooppinen vai ionotrooppinen?)neurotieteellisessä konferenssissa, ja tappelu melkein puhkesi porealtaassa.Kaikki olivat yhtä mieltä siitä, että kysymys oli typerä, mutta oikeasta vastauksesta oli erimielisyyttä.biofyysikoille ja ionikanavien asiantuntijoille NMDA oli ilmeisesti ionotrooppinen,kun taas solu- ja systeemi-neurotieteilijät pitivät yhtä ilmeisenä, että NMDA oli metabotrooppinen.
Mitä siis tytön pitäisi tehdä tämän sekaannuksen edessä? Minua lohduttaa sitaatti Ludwig Wittgensteinilta, toiselta filosofilta, tällä kertaa 1900-luvulta.Lainauksessa, joka valitettavasti tekee vain vähän oikeutta hänen upealle kielifilosofialleen, hän sanoi: ”Kieleni rajat ovat maailmani rajat.” Toisin sanoen, maailma itsessään on yksinkertaisesti olemassa, nimistä, jargonista ja symboleista viis. Asetamme sille keinotekoisia rajoja sanoillamme, aivan kuten kansallisvaltiot asettavat keinotekoisia rajoja maapallolle, ja sitten teeskentelemme, että kategoriamme ja etikettimme ovat ”luonnollisia”, vaikka ne ovat kaikkea muuta. Ne heijastavat maailmaa, jossa uskomme elävämme, maailmaa, jossa haluamme elää, ja meidän pitäisi huolehtia siitä, että olemme rehellisiä sen suhteen.
† Terminologiaa koskeva sivuhuomautus tähän terminologiaa koskevaan sivuhuomautukseen: Konventio, jonka mukaan reseptorit nimetään sen kemikaalin mukaan, joka sattuu olemaan valikoivin sitova aine löytöhetkellä, on täysin hullu. Elimistössä ei ole NMDA:ta (eikä AMPA:ta!), joten kyseisen proteiinin kutsuminen ”NMDA-reseptoriksi” on täysin reseptorien käsitteen vastaista^!
^ Vielä yksi taso syvemmälle: reseptorien käsite näyttää minusta menevän koko asiassa täsmälleen päinvastoin. Termi on peräisin ajalta, jolloin biokemian tekniikat olivat vakavasti rajoittuneita, ja se aliarvioi huomattavasti proteiinien monimutkaisuutta ja epäorgaanisen kemian mallien voimaa.Sillä viitataan kokeisiin, joissa kemikaaleja pestään ja niiden sitoutumisaffiniteetit lasketaan hyvin nokkelasti.Niiden tehtävällä solussa ei ole juurikaan tekemistä sitoutumisen kanssa sinänsä.Sen sijaan, että ne olisivat passiivisia reseptoreja, nämä molekyylit ovat detektoreja.Ne muuntavat solun ympäristön signaaleja fysikaalisiksi ja kemiallisiksi muutoksiksi solussa. Huomattakoon, että näin vältytään kaikilta oudoilta sanoilta kuten ”valoreseptori” tai ”mekanoreseptori”.