コカインによるニューロンニコチン性アセチルコリン受容体のサブタイプ選択的阻害は、alpha4およびbeta4サブユニットによって決定されます

ニューロンのニコチン性アセチルコリン受容体（NACHR）は、シナプス後およびシナプス後の両方の部位からシナプス活性を調節する中央および末梢神経系のリガンド依存性イオンチャネルです。脳NACHRSへのニコチン結合は、おそらく脱感作/阻害効果の結果として、ニコチンへの行動中毒の誘導の根底にあると考えられています。ここでは、別の一般的に乱用されている薬物であるコカインは、Alpha4およびBeta4 NACHRサブユニットに関連する別の部位と相互作用することにより、低ミクロモル範囲の効力を持つ特定のNACHRサブタイプを選択的に阻害することが示されています。キメラ受容体サブユニットと部位指向変異体を使用して、コカイン親和性の配列決定因子を局在させました。1）残基128と267と2の間に位置するalpha4の領域）13を含むbeta4の細孔線M2ドメイン内の部位フェニルアラニン残基。各サイトに関連する阻害の電圧依存性は、これらの結果と一致しています。変異体とキメラサブユニットの取り込みの効果の分析により、受容体の活性化に重要な配列要素の同定も可能になりました。α3を含む受容体の場合、ニューロンベータサブユニットのN末端細胞外ドメイン内に含まれる領域または領域は、アセチルコリンに対する反応の時間経過に影響します。逆に、Beta4サブユニットM2領域の13 '残基は、アセチルコリンの効力を決定する上で重要であり、アゴニストの結合/ゲーティングプロセスにおけるこの残基の役割を示しています。要約すると、本研究は、NACHRのコカイン阻害とアセチルコリン活性化の両方に重要な配列要素を説明し、NACHRが神経系におけるニコチンとコカインの効果の相互作用部位を提供する可能性があることを示しています。

Neuronal nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are ligand-gated ion channels of the central and peripheral nervous system that regulate synaptic activity from both pre- and postsynaptic sites. Nicotine binding to brain nAChRs is thought to underlie the induction of behavioral addiction to nicotine, probably as a result of desensitizing/inhibitory effects. Here, another commonly abused drug, cocaine, is shown to selectively inhibit particular nAChR subtypes with a potency in the low micromolar range by interacting with separate sites associated with the alpha4 and beta4 nAChR subunits. Chimeric receptor subunits and site-directed mutants were used to localize sequence determinants of cocaine affinity to: 1) a region of alpha4 located between residues 128 and 267 and 2) a site within the pore-lining M2 domain of beta4 that includes the 13' phenylalanine residue. The voltage dependence for inhibition associated with each site is consistent with these results. Analysis of the effects of incorporation of mutant and chimeric subunits also permitted identification of sequence elements important in receptor activation. For alpha3-containing receptors, a region or regions contained within the N-terminal extracellular domain of neuronal beta subunits influence the time course of responses to acetylcholine. Conversely, the 13' residue of the beta4 subunit M2 region is important in determining acetylcholine potency, indicating a role for this residue in agonist binding/gating processes. In summary, the present work describes sequence elements critical in both cocaine inhibition and acetylcholine activation of nAChRs and indicates that nAChRs may provide a site of interaction for the effects of nicotine and cocaine in the nervous system.