Ligand-gated ion channel
लिगेंड-गेटेड आयन चैनल (एल. आई. सी., एल. जी. आई. सी.), जिन्हें आमतौर पर आयनोट्रॉपिक रिसेप्टर्स के रूप में भी जाना जाता है, ट्रांसमेम्ब्रेन आयन-चैनल प्रोटीन का एक समूह है जो Na +, K +, Ca2 +, और/या Cl-जैसे आयनों को एक रासायनिक संदेशवाहक के बंधन के जवाब में झिल्ली से गुजरने की अनुमति देता है। एक लिगैंड), जैसे कि एक न्यूरोट्रांसमीटर। जब एक प्रीसिनेप्टिक न्यूरॉन उत्तेजित होता है, तो यह पुटिकाओं से एक न्यूरोट्रांसमीटर को सिनेप्टिक दरार में छोड़ता है। न्यूरोट्रांसमीटर तब पोस्टसिनेप्टिक न्यूरॉन पर स्थित रिसेप्टर्स से जुड़ जाता है। यदि ये रिसेप्टर्स लिगैंड-गेटेड आयन चैनल हैं, तो एक परिणामी संरचनात्मक परिवर्तन आयन चैनल खोलता है, जिससे कोशिका झिल्ली में आयनों का प्रवाह होता है। यह, बदले में, एक उत्तेजक रिसेप्टर प्रतिक्रिया के लिए या तो एक विध्रुवीकरण, या एक अवरोधक प्रतिक्रिया के लिए एक अतिध्रुवीकरण में परिणाम देता है। ये रिसेप्टर प्रोटीन आमतौर पर कम से कम दो अलग-अलग डोमेन से बने होते हैंः एक ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन जिसमें आयन छिद्र शामिल होता है, और एक बाह्य कोशिकीय डोमेन जिसमें लिगैंड बाइंडिंग स्थान (एक एलोस्टेरिक बाइंडिंग साइट) शामिल होता है। इस मॉडुलरिटी ने प्रोटीन की संरचना (प्रत्येक क्षेत्र को अलग से क्रिस्टलाइज़ करना) का पता लगाने के लिए एक 'विभाजन और विजय' दृष्टिकोण को सक्षम किया है। सिनेप्स पर स्थित ऐसे रिसेप्टर्स का कार्य प्रीसिनेप्टिक रूप से जारी न्यूरोट्रांसमीटर के रासायनिक संकेत को सीधे और बहुत जल्दी पोस्टसिनेप्टिक विद्युत संकेत में बदलना है। कई एल. आई. सी. को अतिरिक्त रूप से एलोस्टेरिक लिगेंड द्वारा, चैनल ब्लॉकर्स, आयनों या झिल्ली क्षमता द्वारा संशोधित किया जाता है। एल. आई. सी. को तीन सुपरफैमिलियों में वर्गीकृत किया गया है जिनमें विकासवादी संबंधों की कमी हैः सी. आई. एस.-लूप रिसेप्टर्स, आयनोट्रोपिक ग्लूटामेट रिसेप्टर्स और ए. टी. पी.-गेटेड चैनल। सिस-लूप रिसेप्टर्स सिस-लूप रिसेप्टर्स का नाम एन टर्मिनल एक्स्ट्रासेल्युलर डोमेन में दो सिस्टीन अवशेषों के बीच एक डाइसल्फ़ाइड बंधन द्वारा बनाए गए एक विशेषता लूप के नाम पर रखा गया है। वे पेंटामेरिक लिगैंड-गेटेड आयन चैनलों के एक बड़े परिवार का हिस्सा हैं जिनमें आमतौर पर इस डाइसल्फ़ाइड बंधन की कमी होती है, इसलिए अस्थायी नाम "प्रो-लूप रिसेप्टर्स" है। बाह्य कोशिकीय एन-टर्मिनल लिगैंड-बाइंडिंग डोमेन में एक बाइंडिंग साइट उन्हें कशेरुकी जीवों में (1) एसिटाइलकोलाइन (एसीसीएच), (2) सेरोटोनिन, (3) ग्लाइसिन, (4) ग्लूटामेट और (5) γ-एमिनोब्यूटेरिक एसिड (जीएबीए) के लिए रिसेप्टर विशिष्टता देती है। रिसेप्टर्स को आयन के प्रकार के संबंध में उपविभाजित किया जाता है जो वे संचालित करते हैं (आयनिक या कैटेनिक) और आगे अंतर्जनित लिगेंड द्वारा परिभाषित परिवारों में। वे आम तौर पर प्रत्येक उप-इकाई के साथ पेंटामेरिक होते हैं जिसमें 4 ट्रांसमेम्ब्रेन हेलिस होते हैं जो ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन का गठन करते हैं, और एक बीटा शीट सैंडविच प्रकार, एक्स्ट्रासेलुलर, एन टर्मिनल, लिगैंड बाइंडिंग डोमेन होता है। कुछ में एक अंतःकोशिकीय क्षेत्र भी होता है जैसा कि छवि में दिखाया गया है। प्रोटोटाइपिक लिगैंड-गेटेड आयन चैनल निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर है। इसमें प्रोटीन उप-इकाइयों (आमतौर पर ααβγδ) का एक पेंटामर होता है, जिसमें एसिटाइलकोलाइन के लिए दो बाध्यकारी स्थल होते हैं (प्रत्येक अल्फा उप-इकाई के इंटरफेस पर एक)। जब एसिटाइलकोलाइन बांधता है तो यह रिसेप्टर के विन्यास को बदल देता है (टी2 हेलिक्स को मोड़ता है जो ल्यूसीन अवशेषों को चैनल मार्ग से बाहर ले जाता है, जो छिद्र को अवरुद्ध करता है) और लगभग 3 एंगस्ट्रॉम के छिद्र में संकुचन का कारण बनता है जो लगभग 8 एंगस्ट्रॉम तक फैल जाता है ताकि आयन गुजर सकें। यह छिद्र Na + आयनों को अपने विद्युत रासायनिक प्रवणता को कोशिका में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। एक बार में पर्याप्त संख्या में चैनल खुलने के साथ, Na + आयनों द्वारा किए गए सकारात्मक आवेशों का आंतरिक प्रवाह पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली को एक क्रिया क्षमता शुरू करने के लिए पर्याप्त रूप से विध्रुवीकृत कर देता है। एल. आई. सी. के लिए एक बैक्टीरियल होमोलॉग की पहचान की गई है, जो फिर भी एक केमोरिसेप्टर के रूप में कार्य करने के लिए परिकल्पना की गई है। इस प्रोकैरियोटिक एन. ए. सी. एच. आर. प्रकार को जी. एल. आई. सी. रिसेप्टर के रूप में जाना जाता है, उस प्रजाति के बाद जिसमें इसकी पहचान की गई थी; ग्लोओबैक्टर लिगैंड-गेटेड आयन चैनल। संरचना सिस-लूप रिसेप्टर्स में संरचनात्मक तत्व होते हैं जो अच्छी तरह से संरक्षित होते हैं, जिसमें एक बड़ा बाह्य कोशिकीय क्षेत्र (ईसीडी) एक अल्फा-हेलिक्स और 10 बीटा-स्ट्रैंड को आश्रय देता है। ई. सी. डी. के बाद, चार पार-झिल्ली खंड (टी. एम. एस.) अंतःकोशिकीय और बाह्यकोशिकीय लूप संरचनाओं द्वारा जुड़े हुए हैं। टीएमएस 3-4 लूप को छोड़कर, उनकी लंबाई केवल 7-14 अवशेष हैं। टी. एम. एस. 3-4 लूप अंतःकोशिकीय क्षेत्र (आई. सी. डी.) का सबसे बड़ा हिस्सा है और इन सभी समरूप रिसेप्टर्स के बीच सबसे अधिक परिवर्तनशील क्षेत्र प्रदर्शित करता है। आई. सी. डी. को आयन चैनल छिद्र से पहले टी. एम. एस. 1-2 लूप के साथ टी. एम. एस. 3-4 लूप द्वारा परिभाषित किया जाता है। क्रिस्टलीकरण ने परिवार के कुछ सदस्यों के लिए संरचनाओं का खुलासा किया है, लेकिन क्रिस्टलीकरण की अनुमति देने के लिए, इंट्रासेल्युलर लूप को आमतौर पर प्रोकैरियोटिक सिस-लूप रिसेप्टर्स में मौजूद एक छोटे लिंकर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, इसलिए उनकी संरचनाओं के बारे में पता नहीं है। फिर भी, यह अंतःकोशिकीय लूप असंवेदनशीलता, औषधीय पदार्थों द्वारा चैनल शरीर विज्ञान के मॉड्यूलेशन और अनुवाद के बाद के संशोधनों में कार्य करता प्रतीत होता है। तस्करी के लिए महत्वपूर्ण मोटिफ उनमें हैं, और आई. सी. डी. अवरोधक सिनेप्स गठन को सक्षम करने वाले मचान प्रोटीन के साथ बातचीत करता है। कैशनिक सिस-लूप रिसेप्टर्स एनियोनिक सिस-लूप रिसेप्टर्स आयोनोट्रोपिक ग्लूटामेट रिसेप्टर्स आयोनोट्रोपिक ग्लूटामेट रिसेप्टर्स न्यूरोट्रांसमीटर ग्लूटामेट को बांधते हैं। वे प्रत्येक उप-इकाई के साथ टेट्रामर बनाते हैं जिसमें एक बाह्य कोशिकीय अमीनो टर्मिनल डोमेन (एटीडी, जिसमें टेट्रामर असेंबली शामिल होती है), एक बाह्य कोशिकीय लिगैंड बाइंडिंग डोमेन (एलबीडी, जो ग्लूटामेट को बांधता है), और एक ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन (टीएमडी, जो आयन चैनल बनाता है) होता है। प्रत्येक उप-इकाई के पार-झिल्ली क्षेत्र में तीन पार-झिल्ली हेलिक्स के साथ-साथ एक पुनः प्रवेशक लूप के साथ एक आधा झिल्ली हेलिक्स होता है। प्रोटीन की संरचना एन टर्मिनस पर ए. टी. डी. के साथ शुरू होती है जिसके बाद एल. बी. डी. का पहला भाग होता है जो एल. बी. डी. के अंतिम भाग के साथ जारी रहने से पहले टी. एम. डी. के हेलिक्स 1,2 और 3 द्वारा बाधित होता है और फिर सी टर्मिनस पर टी. एम. डी. के हेलिक्स 4 के साथ समाप्त होता है। इसका मतलब है कि टी. एम. डी. और बाह्य कोशिकीय क्षेत्रों के बीच तीन संबंध हैं। टेट्रामर की प्रत्येक उप-इकाई में दो एल. बी. डी. खंडों द्वारा निर्मित ग्लूटामेट के लिए एक बंधन स्थल होता है जो एक क्लैमशेल जैसे आकार का निर्माण करता है। आयन चैनल को खोलने के लिए टेट्रामर में इनमें से केवल दो स्थलों पर कब्जा करने की आवश्यकता होती है। छिद्र मुख्य रूप से आधा हेलिक्स 2 द्वारा इस तरह से बनाया जाता है जो एक उल्टे पोटेशियम चैनल जैसा दिखता है। एएमपीए रिसेप्टर α-एमिनो-3-हाइड्रॉक्सी-5-मिथाइल-4-आइसोक्साज़ोलप्रोपियोनिक एसिड रिसेप्टर (जिसे एएमपीए रिसेप्टर, या क्विसक्वैलेट रिसेप्टर के रूप में भी जाना जाता है) ग्लूटामेट के लिए एक गैर-एनएमडीए-प्रकार का आयनोट्रोपिक ट्रांसमेम्ब्रेन रिसेप्टर है जो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) में तेजी से सिनैप्टिक संचरण में मध्यस्थता करता है। इसका नाम कृत्रिम ग्लूटामेट एनालॉग एएमपीए द्वारा सक्रिय होने की क्षमता से लिया गया है। रिसेप्टर को पहली बार वाटकिन्स और उनके सहयोगियों द्वारा प्राकृतिक रूप से होने वाले एगोनिस्ट क्विसक्वलेट के नाम पर "क्विसक्वलेट रिसेप्टर" नाम दिया गया था और बाद में कोपनहेगन में रॉयल डेनिश स्कूल ऑफ फार्मेसी में टेग हॉनर और सहयोगियों द्वारा विकसित चयनात्मक एगोनिस्ट के नाम पर "एएमपीए रिसेप्टर" लेबल दिया गया था। एएमपीएआर मस्तिष्क के कई हिस्सों में पाए जाते हैं और तंत्रिका तंत्र में सबसे अधिक पाए जाने वाले रिसेप्टर हैं। एएमपीए रिसेप्टर जीएलयूए2 (जीएलयूआर2) टेट्रामर क्रिस्टलीकृत होने वाला पहला ग्लूटामेट रिसेप्टर आयन चैनल था। लिगेंड में शामिल हैंः एगोनिस्टः ग्लूटामेट, एएमपीए, 5-फ्लोरोविलार्डिन, डोमोइक एसिड, क्विसक्वालिक एसिड, आदि। विरोधीः सीएनक्यूएक्स, काइनुरेनिक एसिड, एनबीक्यूएक्स, पेराम्पानेल, पिरासिटाम, आदि। पॉजिटिव एलोस्टेरिक मॉड्यूलेटरः अनिरासिटम, साइक्लोथियाजाइड, सीएक्स-516, सीएक्स-614, आदि। नकारात्मक एलोस्टेरिक मॉड्यूलेटरः इथेनॉल, पेराम्पानेल, तलम्पानेल, जीवाईकेआई-52,466, आदि। एन. एम. डी. ए. रिसेप्टर्स एन-मिथाइल-डी-एस्पार्टेट रिसेप्टर्स (एन. एम. डी. ए. रिसेप्टर्स)-एक प्रकार का आयनोट्रोपिक ग्लूटामेट रिसेप्टर्स-एक लिगैंड-गेटेड आयन चैनल है जो ग्लूटामेट और एक सह-एगोनिस्ट (यानी डी-सेरीन या ग्लाइसिन) के एक साथ बंधन द्वारा गेटेड होता है। अध्ययनों से पता चलता है कि एन. एम. डी. ए. रिसेप्टर सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी और स्मृति को नियंत्रित करने में शामिल है। "एनएमडीए रिसेप्टर" नाम लिगैंड एन-मिथाइल-डी-एस्पार्टेट (एनएमडीए) से लिया गया है, जो इन रिसेप्टर्स पर एक चयनात्मक एगोनिस्ट के रूप में कार्य करता है। जब एन. एम. डी. ए. रिसेप्टर को दो सह-पात्रों के बंधन द्वारा सक्रिय किया जाता है, तो कैटायन चैनल खुलता है, जिससे Na + और Ca2 + कोशिका में प्रवाहित होते हैं, जिससे कोशिका की विद्युत क्षमता बढ़ जाती है। इस प्रकार, एन. एम. डी. ए. रिसेप्टर एक उत्तेजक रिसेप्टर है। विश्राम क्षमता पर, रिसेप्टर पर उनके बाह्य कोशिकीय बंधन स्थलों पर Mg2 + या Zn2 + का बंधन NMDA रिसेप्टर चैनल के माध्यम से आयन प्रवाह को अवरुद्ध करता है। "हालांकि, जब न्यूरॉन्स को विध्रुवीकृत किया जाता है, उदाहरण के लिए, कोलोकलाइज्ड पोस्टसिनेप्टिक एएमपीए रिसेप्टर्स के तीव्र सक्रियण द्वारा, एमजी2 + द्वारा वोल्टेज-निर्भर ब्लॉक को आंशिक रूप से राहत मिलती है, जिससे सक्रिय एनएमडीए रिसेप्टर्स के माध्यम से आयन प्रवाह की अनुमति मिलती है। परिणामस्वरूप Ca2 + प्रवाह विभिन्न प्रकार के इंट्रासेल्युलर सिग्नलिंग कैस्केड को ट्रिगर कर सकता है, जो अंततः विभिन्न काइनेस और फॉस्फेट के सक्रियण के माध्यम से न्यूरोनल कार्य को बदल सकता है। लिगेंडों में शामिल हैंः प्राथमिक अंतजनन सह-एगोनिस्टः ग्लूटामेट और या तो डी-सेरीन या ग्लाइसिन अन्य एगोनिस्टः एमिनोसाइक्लोप्रोपैनेकार्बोक्सिलिक एसिड; डी-साइक्लोसेरीन; एल-एस्पार्टेट; क्विनोलिनेट, आदि। आंशिक एगोनिस्टः एन-मिथाइल-डी-एस्पार्टिक एसिड (एन. एम. डी. ए.); एन. आर. एक्स-1074; 3,5-डाइब्रोमो-एल-फेनिललैनिन, आदि। विरोधीः केटामाइन, पी. सी. पी., डेक्सट्रोप्रोपोक्सीफीन, केटोबेमिडोन, ट्रामाडोल, काइनुरेनिक एसिड (एंडोजेनस), आदि। ए. टी. पी.-गेटेड चैनल ए. टी. पी.-गेटेड चैनल न्यूक्लियोटाइड ए. टी. पी. को बांधने के जवाब में खुलते हैं। वे प्रति उप-इकाई दो ट्रांसमेम्ब्रेन हेलिक्स और अंतःकोशिकीय पक्ष पर सी और एन दोनों टर्मिनियों के साथ ट्रिमर बनाते हैं। नैदानिक प्रासंगिकता लिगैंड-गेटेड आयन चैनल प्रमुख स्थल होने की संभावना है जहाँ एनेस्थेटिक एजेंट और इथेनॉल के प्रभाव होते हैं, हालाँकि इसके स्पष्ट प्रमाण अभी तक स्थापित नहीं किए गए हैं। विशेष रूप से, जी. ए. बी. ए. और एन. एम. डी. ए. रिसेप्टर्स नैदानिक संज्ञाहरण में उपयोग की जाने वाली सांद्रता के समान संवेदनाहारी एजेंटों से प्रभावित होते हैं। तंत्र को समझकर और उन रिसेप्टर्स पर काम करने वाले रासायनिक/जैविक/भौतिक घटक की खोज करके, अधिक से अधिक नैदानिक अनुप्रयोग प्रारंभिक प्रयोगों या एफ. डी. ए. द्वारा सिद्ध किए जाते हैं। मेमेनटाइन को यू. एस. एफ. डी. ए. और यूरोपीय मेडिसिन एजेंसी द्वारा मध्यम से गंभीर अल्जाइमर रोग के उपचार के लिए अनुमोदित किया गया है, और अब अन्य उपचार विकल्पों में विफल रहने वाले रोगियों के लिए यू. के. के राष्ट्रीय स्वास्थ्य और देखभाल उत्कृष्टता संस्थान द्वारा एक सीमित सिफारिश प्राप्त हुई है। एगोमेलेटिन, एक प्रकार की दवा है जो दोहरे मेलाटोनेर्जिक-सेरोटोनर्जिक मार्ग पर कार्य करती है, जिसने नैदानिक परीक्षणों के दौरान चिंतित अवसाद के उपचार में अपनी प्रभावकारिता दिखाई है, अध्ययन भी असामान्य और उदास अवसाद के उपचार में प्रभावकारिता का सुझाव देता है। एक्शन पोटेंशियल एसिड-सेंसिंग आयन चैनल कैल्शियम-एक्टिवेटेड पोटेशियम चैनल साइक्लिक न्यूक्लियोटाइड-गेटेड आयन चैनल वोल्टेज-डिपेंडेंट कैल्शियम चैनल रिसेप्टर (बायोकेमिस्ट्री) इनोसिटोल ट्राइस्फॉस्फेट रिसेप्टर मेटाबोट्रोपिक रिसेप्टर रेयानोडाइन रिसेप्टर संदर्भ बाहरी लिंक यूरोपीय जैव सूचना विज्ञान संस्थान में लिगैंड-गेटेड आयन चैनल डेटाबेस देखें। सत्यापित उपलब्धता 11 अप्रैल, 2007. सेल बायोलॉजी इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी आयन चैनल आयोनोट्रॉपिक रिसेप्टर्स मेम्ब्रेन बायोलॉजी मॉलिक्यूलर न्यूरोकेमिस्ट्री प्रोटीन परिवार मेम्ब्रेन प्रोटीन ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसपोर्टर परिवहन प्रोटीन इंटीग्रल मेम्ब्रेन प्रोटीन