아세틸콜린 수용체

아세틸콜린 수용체는 세포막에 발현된 단백질로 신경전달물질인 아세틸콜린(acetylcholine, ACh, 그림 1)의 작용을 매개하며, 그 약리학적 성질과 신호전달기전에 따라 무스카린성 아세틸콜린 수용체(muscarinic ACh receptor, mAChR)와 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nicotinic ACh receptor, nAChR)로 분류할 수 있다.

목차

아세틸콜린 수용체는 다음과 같이 두 가지로 분류할 수 있다.

니코틴성 아세틸콜린 수용체(nAChR)는 니코틴(nicotine)으로 활성화시킬 수 있는 리간드 개폐 이온통로(ligand-gated ion channel)이며, 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온 등을 비선택적으로 통과시키는 비선택적 양이온 통로(non-selective cation channel)이다. 니코틴성 아세틸콜린 수용체는 발현 부위에 따라 다시 근육형(muscle-type)과 신경형(neuronal-type)으로 나눌 수 있다(표 1). 근육형 니코틴성 아세틸콜린 수용체는 운동 신경(motor neuron)과 골격근(skeletal muscle)이 만나는 신경근육접합부(neuromuscular junction)에 발현되어 있으며, 운동 신경에서 분비된 아세틸콜린이 골격근 세포막의 종판전압(end plate potential, EPP)을 유발하는 데 기여한다. 한편, 신경형 니코틴성 아세틸콜린 수용체는 자율신경계(autonomic nervous system, ANS)의 말초 신경절(ganglia)에 발현되어 있어 신경절 이전 섬유(preganglionic fiber)에서 분비된 아세틸콜린이 신경절 이후 섬유(postganglionic fiber)를 흥분시키는 데 기여한다.

무스카린성 아세틸콜린 수용체(mAChR)는 무스카린(muscarine)으로 활성화시킬 수 있는 G 단백 결합 수용체(G protein-coupled receptor)이며 아형(subtype)에 따라 서로 다른 신호전달기전을 활성화시킨다. 무스카린성 아세틸콜린 수용체는 중추신경계(central nervous system)와 말초 장기(peripheral organ)를 포함하여 온 몸에 분포하고 있으며, 주로 부교감신경계(parasympathetic nervous system)의 신경절 이후 섬유에서 분비되는 아세틸콜린의 생리적 작용을 매개하는 역할을 한다.

무스카린성 아세틸콜린 수용체는 M1부터 M5까지 서로 다른 다섯 종류가 존재한다(표 2). 이 중 M1, M3, M5는 G_q 단백 의존성 신호전달경로를 활성화시켜 인지질 분해 효소(phospholipase C, PLC), 단백질 인산화 효소(protein kinase C, PKC), 디아실글리세롤(diacylglycerol, DAG) 및 삼인산화 이노시톨(inositol-1,4,5-triphosphate, IP₃)이 세포 작용의 기전이 된다. 한편, M2, M4는 G_i/o 단백 의존적인 신호전달경로를 활성화시키며 α subunit은 아데닐산 고리화효소(adenylate cyclase) 활성을 억제하고 βγ subunit은 G 단백 개폐 내향성 칼륨 통로(G protein-gated inwardly rectifying K⁺ channel, GIRK 통로)를 열거나 전압 의존성 칼슘 통로(voltage-gated Ca²⁺ channel)를 억제한다. 백일해독소(pertussis toxin)는 G_i/o 단백 의존적인 신호전달경로를 선택적으로 비활성화시키므로 무스카린성 아세틸콜린 수용체가 M1, M3, M5인지 M2, M4인지 구별하기 위해 이용할 수 있다.

니코틴성 아세틸콜린 수용체는 큐라레(curare)나 α-분가로톡신(bungarotoxin) 등의 작용에 의해 억제될 수 있으며, 신경근육접합부의 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 가역적으로 결합할 수 있는 물질들이 일반적으로 국소 마취에 이용된다.

신경근접합부에 위치한 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 표적으로 하는 자가면역항체가 중증근무력증(myasthenia gravis)을 유발할 수 있다.

아트로핀이나 스코폴아민(scopolamine)과 같은 약물로 무스카린성 아세틸콜린 수용체 활성을 저해할 수 있다. 특히, 아트로핀은 프랄리독심(pralidoxine)과 함께 VX와 같은 신경작용제(nerve agent)에 의한 아세틸콜린 독성을 완화하기 위한 목적으로 이용할 수 있다.

선천성 중증근무력증(congenital myasthenic syndrome)은 신경근접합부의 여러 결함으로 인해 생기는 유전 증후군이다. 증상은 중증근무력증, 램버트-이튼 증후군(Lambert-Eaton syndrome)과 비슷하나 자가면역질환이 아니라는 점에서 차이가 난다. 몇 가지 원인이 있지만 그 중 한 가지가 신경근접합부 종판(end plate)의 니코틴성 아세틸콜린 수용체의 유전자 결함으로 이 경우 분비된 아세틸콜린이 골격근 수축을 적절하게 유발할 수 없다.

아세틸콜린(acetylcholine)