離散M3-M4細胞内ループサブドメインγ-アミノ酪酸タイプA受容体機能の特定の側面を制御する

GABA型A受容体（GABA（a）R）は、イオノトロピック神経伝達を媒介する五量体リガンドゲートイオンチャネル（PLGIC）ファミリーのメンバーです。細胞内ループドメイン（ILD）の残基は、最近、五つのリガンドゲートイオンチャネルファミリーのいくつかの密接に関連するメンバーのイオン透過経路の一部を定義することが示されています。この研究では、チャネル関数においてGABA（a）Rα1サブユニットが演じるILDの役割を調査しました。α1ILDの削除は、GABA EC（50）と最大電流振幅の有意な増加をもたらし、適切な受容体機能のためにILDが無傷でなければならないことを示唆しています。この仮説をテストするために、このドメイン内にイオン化可能な側鎖を抱えるすべてのアミノ酸の突然変異誘発スクリーンを実施し、イオン透過への個々の荷電残基の寄与を調査しました。巨視的および単一チャネル電圧クランプ記録技術を使用して、M3近くのα1ILDのサブドメイン内の変異がGABAの見かけの親和性を変化させることがわかりました。興味深いことに、α1（K312E）は部分的なアゴニストの有効性の低下を示しました。受容体脱感作を強化するα1（K383E）およびα1（K384E）を含むM4の近くに点変異を導入しました。M4に隣接する39リセイドスパン内の5つの荷電残基の変異は、チャネルの相対陰イオン透過性を低下させ、弱い細胞内選択性フィルターを表している可能性があります。このサブドメイン内で、α1（K378E）変異は単一チャネルコンダクタンスの有意な減少を誘発し、GABA（A）Rα1ILDが透過経路に直接寄与するという仮説と一致しています。

The GABA type A receptor (GABA(A)R) is a member of the pentameric ligand gated ion channel (pLGIC) family that mediates ionotropic neurotransmission. Residues in the intracellular loop domain (ILD) have recently been shown to define part of the ion permeation pathway in several closely related members of the pentameric ligand gated ion channel family. In this study, we investigated the role the ILD of the GABA(A)R α1 subunit plays in channel function. Deletion of the α1 ILD resulted in a significant increase in GABA EC(50) and maximal current amplitude, suggesting that the ILD must be intact for proper receptor function. To test this hypothesis, we conducted a mutagenic screen of all amino acids harboring ionizable side chains within this domain to investigate the contribution of individual charged residues to ion permeation. Using macroscopic and single channel voltage-clamp recording techniques, we found that mutations within a subdomain of the α1 ILD near M3 altered GABA apparent affinity; interestingly, α1(K312E) exhibited reduced partial agonist efficacy. We introduced point mutations near M4, including α1(K383E) and α1(K384E), that enhanced receptor desensitization. Mutation of 5 charged residues within a 39-residue span contiguous with M4 reduced relative anion permeability of the channel and may represent a weak intracellular selectivity filter. Within this subdomain, the α1(K378E) mutation induced a significant reduction in single channel conductance, consistent with our hypothesis that the GABA(A)R α1 ILD contributes directly to the permeation pathway.