Svar
Ionotropa receptorer och metabotropa receptorer är de två klasser av receptorproteiner som neuronerna uttrycker för att ta emot neurotransmittorer.Ett receptorprotein är ett protein vars primära funktion är att omvandla bindningen av ett molekylärt substrat till en signal eller åtgärd.Jonotropa receptorer överför direkt ström när de binder substrat.Å andra sidan aktiverar metabotropa receptorer direkt molekylära kaskader när de binder substrat.
Ionotropa receptorer
Ionotropa receptorer är de vanligaste neurotransmittorreceptorerna.Eftersom deras effekter är direkta är de snabba och i allmänhet mycket kortvariga.
Exemplen är många men inkluderar AMPA-receptorn, den primära receptorn för den primära excitatoriska neurotransmittorn glutamat, NMDA-receptorn, som tros vara involverad i inlärning och minne, och GABA-receptorn, den primära receptorn för den primära inhiberande neurotransmittorn GABA.
Notera att NMDA är involverad i inlärning och minne, två processer som till stor del definieras av sin tidsmässiga utbredning. NMDA-receptorn kan ha en längre effekt eftersom den ström som den släpper igenom innehåller kalciumjoner.Kalcium är en vanlig andra budbärare i molekylära kaskader, så denna ström kan ha effekter som normalt är förknippade med sådana kaskader, snarare än med enkla strömmar.Läs mer om terminologin nedan för att få en del tankar om vad detta betyder för skillnaden mellan jonotropa och metabotropa receptorer.
Metabotropa receptorer
Metabotropa receptorer har mer varierande effekter än jonotropa receptorer, men de faller nästan alla in i en enda genfamilj: G-proteinkopplade receptorfamiljen.Dessa proteiner associerar sig med ett gemensamt, mindre protein, G-proteinet, och släpper ut det när de binder sitt substrat.Ofta involverar dessa kaskader den cykliska nukleotidfamiljen av signalmolekyler och/eller proteinfosforylering.Eftersom de måste aktivera en kemisk kaskad har metabotropa receptorer effekter på en långsammare tidsskala än jonotropa receptorer.Observera dock att vi har sett ett exempel på en jonotrop receptor som kan ha effekter som varar under mycket lång tid.På samma sätt finns det metabotropa receptorer vars kaskader bara aktiverar jonkanaler och orsakar spänningsändringar i storleksordningen några hundra ms.
Exempel på metabotropa receptorer är de metabotropa glutamatreceptorerna (mGluRs), som är inblandade i långvarig synaptisk depression, och de muskariniska acetylkolinreceptorerna (mAChRs), vars roll i det centrala nervsystemet är dåligt känd.
En sidofråga om terminologi
Plato föreslog som bekant att definiera en människa som en ”fjäderlös tvåbent”.Den cyniske filosofen Diogenes svarade som bekant med att plocka en kyckling och ropa: ”Se!
NMDA-receptorn† är ungefär lika problematisk för våra definitioner som kycklingen var för Platons. I någon mening är den både jonotrop och metabotrop: den släpper igenom en ström och den strömmen råkar direkt aktivera en molekylär kaskad.Detta utgör ett problem, eftersom vi gärna vill kunna dela upp våra molekyler i disjunkta uppsättningar.
Jag ställde den här frågan (är NMDA-receptorn metabotrop eller jonotrop?)på en neurovetenskaplig konferens och ett slagsmål bröt nästan ut i bubbelpoolen.Alla var överens om att det var en dum fråga, men det rådde oenighet om det rätta svaret. för biofysiker och specialister på jonkanaler var NMDA uppenbarligen jonotropt, medan cell- och systemneurovetare tyckte att det var lika uppenbart att NMDA var metabotropt.
Så vad ska en tjej göra när hon ställs inför denna förvirring? Jag tröstas av ett citat frånLudwig Wittgenstein, en annan filosof, den här gången från 1900-talet.I ett citat som tyvärr gör föga rättvisa åt hans fantastiska språkfilosofi sa han ”Gränserna för mitt språk är gränserna för min värld”.Det vill säga, världen i sig existerar helt enkelt, namn, jargong och symboler må vara fördömda. Vi sätter konstgjorda gränser för den med våra ord, precis som nationalstater sätter konstgjorda gränser för jorden, och sedan låtsas vi att våra kategorier och etiketter är ”naturliga” när de egentligen är allt annat än det. De återspeglar den värld vi tror att vi lever i, den värld vi vill leva i, och vi bör se till att vara ärliga om detta.
† Ett tillägg om terminologi till detta tillägg om terminologi: Konventionen att namnge receptorer efter den kemikalie som råkar vara det mest selektiva bindningsmedlet vid tidpunkten för upptäckten är helt knäpp. Det finns ingen NMDA (inte heller AMPA!) i kroppen, så att kalla proteinet i fråga för en ”NMDA-receptor” strider helt och hållet mot själva begreppet receptorer^!
^ En nivå djupare: Begreppet receptorer tycks mig ge en helt felaktig bild av hela saken. Begreppet kommer från en tid då biokemin var allvarligt begränsad i sina tekniker, och man underskattade avsevärt proteinernas komplexitet och kraften hos modeller från den oorganiska kemin.Det hänvisar till analyser där kemikalier tvättas på och deras bindningsaffinitet beräknas på ett mycket skickligt sätt.Deras roll i cellen har föga att göra med bindning i sig.Istället för att vara passiva receptorer är dessa molekyler detektorer.De omvandlar signaler i cellens omgivning till fysikaliska och kemiska förändringar i cellen. Observera att detta innebär att man inte behöver bli konstig och säga saker som ”fotoreceptor” eller ”mekanoreceptor”.