리간드의존성 이온통로

그림 1. 리간드의존성 이온통로 (출처: 위키피디아, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15522020)

리간드의존성 이온통로(ligand-gated ion channel)는 이온성 수용체(ionotropic receptor)라고도 부르며 수용체가 이온통로인 세포막 단백질이다. 신경전달물질과 같은 리간드가 결합하면 이온통로가 열려서 Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^- 등의 이온이 세포막 내외로 이동하여 세포막전압(membrane potential)을 변경시켜 효과를 나타낸다(그림 1).

목차

뇌 안에 존재하는 몇 가지 신경전달물질이 아래와 같이 리간드의존성 이온통로를 통하여 그 효과를 나타낸다.

이온성 글루탐산 수용체(ionotropic glutamate receptor, iGluR)는 흥분성 신경전달물질인 글루탐산의 빠른 작용을 매개하는 데 이용된다. 이온성 글루탐산 수용체는 AMPA 수용체(AMPA receptor), NMDA 수용체(NMDA receptor), 그리고 카인산 수용체(kainate receptor)로 분류할 수 있으며, 각각 선택적인 효현제와 저해제가 있어 약리학적인 방법으로 수용체의 종류를 구분할 수 있다(표 1). 이온성 글루탐산 수용체는 비선택성 양이온통로(non-selective cation channel)이며, 전기 생리학 실험 방법을 이용하여 흥분성 시냅스후 전류(excitatory postsynaptic current, EPSC)로 이온통로의 활성을 기록할 수 있다.

가바 A 수용체(GABA_A receptor)는 억제성 신경전달물질인 가바(GABA)의 빠른 작용을 매개하는 데 이용된다. 가바 A 수용체는 리간드의존성 Cl^- 이온통로이다. 가바가 결합하면 생리적인 세포내외의 Cl^- 농도 조건 하에서는 가바 A 수용체가 외향 전류(outward current)를 발생시킴으로써 세포막전압을 과분극(hyperpolarization)시키는 데 기여한다. 가바 A 수용체의 활성 역시 전기 생리학 실험 방법으로 기록할 수 있으며, 억제성 시냅스후 전류(inhibitory postsynaptic current, IPSC)로 기록된다. 가바 A 수용체의 선택적 저해제로는 피크로톡신(picrotoxin)이나 비큐큘린(bicuculline)이 주로 이용된다.

세로토닌 3 수용체(serotonin 3 receptor 또는 5-HT₃ receptor)는 세로토닌의 여러 수용체 아형 중 유일한 리간드의존성 통로이다(다른 세로토닌 수용체는 대사성 수용체로 G 단백 의존적인 신호전달기전을 활성화시킨다). 세로토닌 3 수용체는 비선택성 양이온통로이며, 세로토닌이 결합하면 내향전류(inward current)를 발생시켜 세포막전압을 탈분극(depolarization)시킨다. 세로토닌 3 수용체의 선택적 효현제로 m-Chlorophenylbiguanide 등을 이용할 수 있으며, 선택적 저해제로 온단세트론(ondansetron) 등을 이용할 수 있다.

ATP는 세포막 수용체와 결합하여 그 효과를 나타내기도 하는데, 그 수용체의 종류로 이온통로(P2X 수용체)와 G 단백 결합 수용체(P2Y 수용체)가 있다. ATP 의존성 이온통로는 바로 P2X 수용체의 다른 말로 비선택성 양이온통로이고, ATP에 의한 세포막 흥분성 증가에 기여한다. 수라민(suramin)을 ATP 의존성 이온통로의 선택적 저해제로 이용할 수 있다.

리간드의존성 이온통로는 마취제와 에탄올 등의 주요한 표적이 된다. 특히, 가바 A 수용체와 NMDA 수용체가 임상에서 사용하는 마취제 농도에서 영향을 받는다.

코카인, 헤로인, 알콜 등의 중독을 치료하는 데 가바 A 수용체를 표적으로 하는 것이 의미가 있음이 최근 연구 결과로부터 알려졌다.

이온성 수용체(ionotropic receptor)