Glutamatrezeptor

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Glutamatrezeptor
Transporter-Klassifikation
TCDB
Bezeichnung glutamatgesteuerte Ionenkanal-Neurotransmitter-Rezeptoren

Glutamatrezeptoren sind Transmembranproteine in der Membran von Neuronen, die spezifisch den Neurotransmitter Glutamat binden. Besonders groß ist ihre Dichte an der postsynaptischen Membran glutamaterger Synapsen. Innerhalb der Gruppe der Glutamatrezeptoren unterscheidet man zwischen ionotropen und metabotropen Glutamatrezeptoren.

Ionotrope Glutamatrezeptoren

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Zu den ionotropen Glutamatrezeptoren gehören AMPA-Rezeptoren, NMDA-Rezeptoren und Kainat-Rezeptoren. Sie unterscheiden sich im Aufbau, der Sequenz ihrer Untereinheiten sowie ihren spezifischen Bindungs-, Aktivierungs- und Leitungseigenschaften.
Alle drei sind hochaffin für Glutamat und haben unterschiedliche Präferenzen für andere Glutamat-Agonisten wie die namensgebenden Substanzen AMPA (englisch α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid), NMDA (N-Methyl-D-Aspartat) und Kainat.

  • Kainat-Rezeptoren sind tetramere Ionenkanäle, die in erster Linie für Natrium und Kalium leitfähig sind, ein wenig jedoch auch für Calcium. Die Calciumleitfähigkeit hängt vor allem von der Edierung der Untereinheiten ab.

Metabotrope Glutamatrezeptoren

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Die metabotropen Glutamatrezeptoren zählen zu den phylogenetisch ältesten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Derzeit sind acht metabotrope Glutamat-Rezeptoren bekannt: mGlu1 bis mGlu8 (mGluR1 – mGluR8). Aufgrund von Ähnlichkeiten in der Aminosäuresequenz, pharmakologischen Eigenschaften und intrazellulären Signalwegen, mit denen sie gekoppelt sind, werden diese in drei Gruppen eingeteilt.

Allen gemeinsam ist eine große N-terminale Domäne, auf der sich die Glutamat-Bindungsstelle befindet.

GluD2 (GluRδ2)-Rezeptoren

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Eine Sonderstellung nehmen die sogenannten „orphan“ (engl. für „Waise“) Glutamatrezeptoren vom Typ GluD2 (oder auch „GluRδ2“) ein. Mit dieser Bezeichnung wird zum Ausdruck gebracht, dass die Untereinheiten dieses Rezeptors keine Verwandtschaft mit den anderen bekannten Glutamatrezeptoren aufweisen und mit diesen keine funktionellen heteromeren Rezeptoren bilden. Die GluD2-Untereinheit wird ausschließlich in Purkinjezellen des Kleinhirns exprimiert. Die Bindung von Glutamat an GluD2 ist eine unabdingbare Voraussetzung für die normale Funktion der Purkinjezellen und damit des Kleinhirns. Der Ligand des GluD2-Rezeptors im Kleinhirn ist Cbln1, ein lösliches Protein, das von den Körnerzellen in der Kleinhirnrinde freigesetzt wird. Es bindet an den extrazellulären N-Terminus von GluD2 an Purkinjezellen. Das hat zwei voneinander unabhängige Konsequenzen: Erstens führt es zu präsynaptischer Differenzierung und zweitens verursacht es die Zusammenlagerung verschiedener Moleküle, die wichtig sind für die synaptische Funktion. Beide Ereignisse sind notwendig für die Synapsenbildung zwischen Körner- und Purkinjezellen.[1]

Rezeptormodulatoren

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Die synthetischen Wirkstoffe NBQX und 2-Amino-5-phosphonovaleriansäure sind Glutamat-Rezeptor-Antagonisten.[2][3]

  1. K. Matsuda, E. Miura, T. Miyazaki, W. Kakegawa, K. Emi, S. Narumi, Y. Fukazawa, A. Ito-Ishida, T. Kondo, R. Shigemoto, M. Watanabe, M. Yuzaki: Cbln1 Is a Ligand for an Orphan Glutamate Receptor 2, a Bidirectional Synapse Organizer. In: Science. 328, 2010, S. 363, doi:10.1126/science.1185152.
  2. M. J. Sheardown: The pharmacology of AMPA receptors and their antagonists. In: Stroke: A Journal of Cerebral Circulation. Band 24, Nummer 12 Suppl, Dezember 1993, S. I146–I147, ISSN 0039-2499. PMID 7504337.
  3. R. G. Morris: Synaptic plasticity and learning: selective impairment of learning rats and blockade of long-term potentiation in vivo by the N-methyl-D-aspartate receptor antagonist AP5. In: The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. Band 9, Nummer 9, September 1989, S. 3040–3057, PMID 2552039.