Los canales iónicos activados por ligando ( LIC , LGIC ), también denominados comúnmente receptores ionotrópicos , son un grupo de proteínas de canales iónicos transmembrana que se abren para permitir iones como Na + , K + , Ca 2+ y / o Cl - para atravesar la membrana en respuesta a la unión de un mensajero químico (es decir, un ligando ), como un neurotransmisor . [1] [2] [3]
Cuando una neurona presináptica se excita, libera un neurotransmisor de las vesículas hacia la hendidura sináptica . El neurotransmisor luego se une a los receptores ubicados en la neurona postsináptica . Si estos receptores son canales iónicos activados por ligando, un cambio conformacional resultante abre los canales iónicos, lo que conduce a un flujo de iones a través de la membrana celular. Esto, a su vez, da como resultado una despolarización , para una respuesta del receptor excitador, o una hiperpolarización , para una respuesta inhibitoria.
Estas proteínas receptoras se componen típicamente de al menos dos dominios diferentes: un dominio transmembrana que incluye el poro iónico y un dominio extracelular que incluye la ubicación de unión del ligando (un sitio de unión alostérico ). Esta modularidad ha permitido un enfoque de "divide y vencerás" para encontrar la estructura de las proteínas (cristalizando cada dominio por separado). La función de tales receptores ubicados en las sinapsis es convertir la señal química del neurotransmisor liberado presinápticamente de manera directa y muy rápida en una señal eléctrica postsináptica . Además, muchos LIC están modulados por ligandos alostéricos , bloqueadores de canales , iones, o el potencial de membrana . Los LIC se clasifican en tres superfamilias que carecen de relación evolutiva: receptores cys-loop , receptores ionotrópicos de glutamato y canales activados por ATP .
Los receptores de bucle cys reciben el nombre de un bucle característico formado por un enlace disulfuro entre dos residuos de cisteína en el dominio extracelular N terminal. Son parte de una familia más grande de canales iónicos activados por ligando pentamérico que generalmente carecen de este enlace disulfuro, de ahí el nombre provisional de "receptores Pro-loop". [4] [5]Un sitio de unión en el dominio de unión del ligando N-terminal extracelular les da especificidad de receptor para (1) acetilcolina (AcCh), (2) serotonina, (3) glicina, (4) glutamato y (5) ácido γ-aminobutírico (GABA). ) en vertebrados. Los receptores se subdividen con respecto al tipo de ión que conducen (aniónico o catiónico) y además en familias definidas por el ligando endógeno. Suelen ser pentaméricas y cada subunidad contiene 4 hélices transmembrana que constituyen el dominio transmembrana, y un dominio de unión a ligando extracelular, N terminal, de tipo sándwich de hoja beta. [6] Algunos también contienen un dominio intracelular como se muestra en la imagen.
El canal iónico prototípico controlado por ligando es el receptor nicotínico de acetilcolina . Consiste en un pentámero de subunidades de proteínas (típicamente ααβγδ), con dos sitios de unión para la acetilcolina (uno en la interfaz de cada subunidad alfa). Cuando la acetilcolina se une, altera la configuración del receptor (tuerce las hélices T2 que mueven los residuos de leucina, que bloquean el poro, fuera de la vía del canal) y hace que la constricción en el poro de aproximadamente 3 angstroms se ensanche a aproximadamente 8 angstroms de modo que los iones pueden pasar. Este poro permite que los iones de Na + fluyan por su gradiente electroquímico hacia la celda. Con un número suficiente de canales que se abren a la vez, el flujo hacia adentro de cargas positivas transportadas por NaLos iones + despolarizan la membrana postsináptica lo suficiente como para iniciar un potencial de acción .
Si bien los organismos unicelulares como las bacterias tendrían poca necesidad aparente de transmisión de un potencial de acción, se ha identificado un homólogo bacteriano de un LIC, con la hipótesis de que actúa, no obstante, como un quimiorreceptor. [4] Esta variante procariota del nAChR se conoce como receptor GLIC , por la especie en la que se identificó; G loeobacter L igand-gated I on C hannel.