イオントロピック受容体とメタボトロピック受容体は、細胞外シグナルの検出をどのように神経活動の変化に変換しているのでしょうか? その例を挙げ、受容体クラス間の類似点と相違点を説明しなさい。

回答

イオノトロピック受容体とメタボトロピック受容体は、神経細胞が神経伝達物質を受け取るために発現する受容体タンパク質の2つのクラスである。一方、代謝性受容体は基質と結合すると分子カスケードを直接活性化します。

Ionotropic Receptors

Ionotropic受容体は、最も一般的な神経伝達物質受容体です。その効果は直接的であるため、迅速で、一般に非常に短命です。

例としては、一次興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の主要な受容体であるAMPA受容体、学習と記憶に関与していると考えられているNMDA受容体、一次抑制性神経伝達物質であるGABAの主要な受容体であるGABA受容体が挙げられます。

NMDAは学習と記憶に関与しており、この2つのプロセスは時間的な広がりによって大きく定義されていることに留意してください。 カルシウムは分子カスケードにおける一般的な第2メッセンジャーであるため、この電流は、単純な電流ではなく、通常そのようなカスケードに関連する効果を発揮することができます。

Metabotropic Receptors

Metabotropic Receptors は ionotropic Receptors よりも広くさまざまな作用を持っていますが、ほとんどすべて単一の遺伝子ファミリー、Gタンパク質結合受容体ファミリーに属します。これらのタンパク質は共通の小さなタンパク質、Gタンパク質に結合し、基質に結合するとそれを解放します。これらのカスケードはしばしばシグナル分子のサイクリックヌクレオチドファミリーやタンパク質のリン酸化が関与しているケースが見られます。同様に、カスケードが単にイオンチャネルを活性化するだけで、数百ミリ秒のオーダーで電圧変化を引き起こすメタボトロピック受容体も存在します。

メタボトロピック受容体の例としては、長期シナプス抑制に関与するメタボトロピックグルタミン酸受容体(mGluR)、中枢神経系でその役割が十分に理解されていないムスカリン性アセチルコリン受容体(mAChR)などが挙げられます。

用語についての余談

プラトンが人間を「羽のない二足歩行」と定義することを提案したことは有名ですが、皮肉屋の哲学者ディオゲネスは鶏をむしり取って叫んだことでそれに応えました。 見よ!」。 9713>

NMDA受容体†は、プラトンの定義におけるニワトリと同様に、私たちの定義にとって問題である。 ある意味で、それはイオントピックであり、かつメタボトロピックでもあります。電流を流し、その電流がたまたま分子カスケードを直接活性化させるのです。生物物理学者やイオンチャネルの専門家にとっては、NMDA は明らかにイオントローピングであり、細胞やシステムの神経科学者は、NMDA がメタボトロピックであることも同様に明らかだと考えていたのです。 残念ながら、彼の素晴らしい言語哲学をほとんど正当化していない引用ですが、彼は「私の言語の境界線は私の世界の境界線である」と述べています。 国民国家が地球に人工的な国境を設けるように、私たちは言葉によって人工的な国境を設け、そのカテゴリーやレッテルを「自然」であるかのように装いますが、実際はそうではありません。 9713>

† 用語に関する余談ですが、受容体に、発見時にたまたま最も選択的な結合剤であった化学物質の名前を付けるという慣習は、まったくもって馬鹿げています。 体内には NMDA は存在しないので(AMPA も存在しません!)、問題のタンパク質を「NMDA 受容体」と呼ぶことは、受容体の概念そのものに完全に反しています^^

^ もう一段階深く:受容体の概念は、私には全体を正確に逆行しているように思われます。 この用語は、生化学がその技術において著しく制限されており、タンパク質の複雑さと無機化学からのモデルの力をかなり過小評価していた時代に由来します。細胞におけるその役割は、それ自体の結合とはほとんど関係がありません。 これは、「光受容体」や「機械受容体」のような奇妙な言い方をする必要性を排除していることに注意してください。

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