Биологические мембраны - А. Н. Огурцов 2012

Электрогенез биомембран
Механизмы межклеточной сигнализации
Ацетилхолиновый рецептор

Ацетилхолиновый рецептор скелетных мышц представляет собой пентамерный белок состава a i ßyδ (рисунок 155).

Рисунок 155 - Схема никотинового ацетилхолинового рецептора: а - боковой разрез, б - вид сверху

Субъединицы a, ß, у и δ существенно гомологичны и имеют как минимум 35-40% подобных аминокислотных последовательностей для любых двух из них. Функциональный рецептор имеет ось симметрии пятого порядка, ионный канал располагается вдоль этой оси и образуется гомологичными сегментами пяти субъединиц.

Канал открывается, когда с рецептором одновременно (и кооперативно) связываются две молекулы ацетилхолина (АХ) в центрах связывания, расположенных на интерфейсах между a и δ, и a и у субъединицами (рисунок 155(б)). Диаметр канала составляет 0,65-0,8 нм, что позволяет проходить по каналу ионам Na⁺ и К⁺ вместе с их гидратными оболочками. Этим ацетилхолиновый рецептор отличается от ионных каналов, в которых гидратные оболочки удаляются перед перемещением ионов через канал (см. рисунок 93).

Центральный канал рецептора образован пятью гомологичными трансмембранными а-спиралями М2 (рисунок 155(a)). Эти спирали преимущественно состоят из гидрофобных или незаряженных полярных аминокислот, но на концах спирали расположены отрицательно заряженные аспарагиновая или глутаминовая кислоты, а несколько серинов и треонинов располагаются в середине спиралей.

Аспарагиновые и глутаминовые кислоты образуют отрицательно заряженные кольца на входах в канал, которые отталкивают анионы, но притягивают катионы - селектируют ионы по знаку электрического заряда.

В отсутствии ацетилхолина радикалы лейцинов на изгибах (кинках) пяти М2-спиралей перекрывают канал (рисунок 156(a)).

Рисунок 156 — Схема конформационного поворота М2-спиралей: а - канал закрыт, б - канал открыт

Присоединение двух молекул ацетилхолина (АХ) вызывает конформационный поворот М2-спиралей так, что кинки спиралей открывают канал, и лейцины уходят из канала, а на их место перемещаются полярные основания меньшего размера (обозначены черными точками (•) на рисунке 156). Кроме того, гидроксильные группы серинов (S) и треонина (Т) в центре М2-спиралей выстраиваются параллельно оси канала. В результате становится возможным прохождение через канал ионов (рисунок 156(6)).