Acetylcholin muskarinový receptor (muskarin-senzitivní cholinergní receptor, m-cholinergní receptor ) patří do třídy hadovitých receptorů , které provádějí přenos signálu prostřednictvím heterotrimerních G-proteinů .
Rodina muskarinových receptorů byla poprvé objevena díky jejich schopnosti vázat alkaloid muskarin. Nepřímo byly popsány na počátku 20. století při studiu účinků kurare . Jejich přímý výzkum začal ve 20. až 30. letech téhož století poté, co byla sloučenina acetylcholin (ACh) identifikována jako neurotransmiter , který přenáší nervový signál na neuromuskulárních spojeních . Na základě souvisejících účinků acetylcholinu a přírodních rostlinných alkaloidů byly identifikovány dvě obecné třídy acetylcholinových receptorů: muskarinové a nikotinové. Muskarinové receptory jsou aktivovány muskarinem a blokovány atropinem , zatímco nikotinové receptory jsou aktivovány nikotinem a blokovány kurare ; v průběhu času bylo v rámci obou typů receptorů objeveno značné množství podtypů. V neuromuskulárních synapsích jsou přítomny pouze nikotinové receptory. Muskarinové receptory se nacházejí ve svalových a žlázových buňkách a spolu s nikotinovými receptory v nervových gangliích a neuronech CNS .
Jakýkoli typ muskarinového receptoru sestává z jediného polypeptidového řetězce dlouhého 440-540 aminokyselinových zbytků, s extracelulárním N-koncem a intracelulárním C-koncem. Hydropatická analýza aminokyselinové sekvence odhalila sedm úseků 20-24 zbytků, které tvoří spirálové struktury pronikající buněčnou membránou neuronu . Aminokyselinová sekvence v těchto úsecích je velmi konzervovaná (více než 90% shoda) napříč všemi pěti typy muskarinových receptorů. Mezi pátou a šestou doménou, které překlenují membránu, se nachází velká intracelulární smyčka, která je velmi variabilní svým složením a velikostí u různých typů receptorů. Na třetí intracelulární smyčce, stejně jako na C-konci molekuly receptoru, je několik po sobě jdoucích segmentů, na kterých dochází k fosforylaci během přenosu nervového vzruchu. Cysteinové zbytky , z nichž jeden se nachází v blízkosti třetího transmembránového segmentu a druhý uprostřed druhé extracelulární smyčky, jsou spojeny disulfidovým můstkem.
Díky mutační analýze byly identifikovány oblasti na molekule receptoru, které se podílejí na vazbě ligandu a G-proteinů. Acetylcholin se váže na místo, které je v záhybu tvořeném spirálovitě stočenými transmembránovými doménami. Aspartátový zbytek ve třetí transmembránové doméně se účastní iontové interakce s kvartérním dusíkem acetylcholinu, zatímco sekvence tyrosinových a threoninových zbytků umístěných v transmembránových segmentech přibližně v jedné třetině vzdálenosti od povrchu membrány tvoří vodíkové vazby s muskarinem a jeho deriváty. . Podle výsledků farmakologických studií překrývá vazebné místo antagonisty místo, na které se váže acetylcholin, ale navíc přitahuje hydrofobní oblasti molekuly proteinu k receptoru a okolní buněčnou membránu ke svému složení. Muskarinové receptory také obsahují místo (nebo místa), přes které je odezva receptoru regulována velkým počtem sloučenin, zejména galaminem , což snižuje stupeň disociace cholinergních ligandů. Halaminové vazebné místo zahrnuje šestou transmembránovou doménu a také třetí extracelulární smyčku.
Velký počet míst tohoto receptoru se účastní interakce s přenášejícími G-proteiny. To platí zejména pro struktury druhé intracelulární smyčky a N- a C-terminální segmenty třetí intracelulární smyčky. Desenzibilizace muskarinových receptorů významně způsobuje fosforylaci threoninových zbytků na C-terminálním segmentu molekuly receptoru, stejně jako na několika místech třetí intracelulární smyčky.
M-cholinergní receptory se nacházejí v postsynaptické membráně buněk efektorových orgánů na zakončeních postgangliových cholinergních (parasympatických) vláken. Kromě toho jsou přítomny na neuronech autonomních ganglií a v centrálním nervovém systému – v mozkové kůře, retikulární formaci). Byla zjištěna heterogenita m-cholinergních receptorů různé lokalizace, která se projevuje jejich nestejnou citlivostí na farmakologické látky.
Rozlišují se následující typy m-cholinergních receptorů:
Muskarinové receptory byly původně klasifikovány farmakologicky do typů M1 a M2 na základě rozdílů v jejich citlivosti na pirenzepin , který se ukázal jako selektivní antagonista M1 receptoru. Bylo prokázáno, že stimulace M1 receptoru aktivuje fosfolipázu C (PLC), což vede k uvolnění druhého posla inositol 3-fosfátu a následné mobilizaci intracelulárního vápníku. Aktivace M2 receptoru potlačuje aktivitu adenylátcyklázy , což vede ke snížení intracelulárních hladin cAMP.
Muskarinové receptory lze rozdělit do podtypů podle jejich schopnosti mobilizovat intracelulární vápník (m1,m3,m5) nebo inhibovat adenylátcyklázu (m2,m). Podtypy m1, m3 a m5 aktivují fosfolipázy A2, C a D, tyrosinkinázu a vstup vápníku. Podtypy M2, M také zvyšují aktivitu fosfolipázy A2. Při přenosu signálu z G proteinů b-adrenergního receptoru.
Muskarinové receptory nesou širokou škálu fyziologických funkcí. Zejména jsou přítomny v autonomních gangliích a postgangliových vláknech, které se rozprostírají z těchto ganglií do cílových orgánů. Tyto receptory se tedy podílejí na přenosu a modulaci takových parasympatických účinků, jako je kontrakce hladkého svalstva , vazodilatace, snížení srdeční frekvence a zvýšení sekrece žláz .
V CNS jsou cholinergní vlákna, která zahrnují interneurony s muskarinovými synapsemi, lokalizována v mozkové kůře , jádrech mozkového kmene , hippocampu , striatu a v menší míře v mnoha dalších oblastech. Centrální muskarinové receptory ovlivňují regulaci spánku , pozornosti, učení a paměti . Méně důležité funkční charakteristiky těchto receptorů jsou účast na regulaci pohybů končetin, analgezii a regulaci tělesné teploty.
Receptory jako M2 a M4 se mohou vyskytovat na presynaptických membránách a regulovat uvolňování neurotransmiterů na synapsi ; ale obecně jsou muskarinové receptory typu M2 a M4 postsynaptické.
Receptory typu M1 se podílejí na regulaci vedení draslíkových kanálů a na potlačení pomalých, na napětí nezávislých kalciových proudů. Receptory typu M2 se podílejí na vzniku bradykardie , kontrakci hladkých svalů žaludku, močového měchýře a průdušnice . Receptory typu M3 ovlivňují sekreci slin , zúžení zornic a kontrakci žlučníku . Receptory typu M4 se podílejí na regulaci některých aspektů lokomotorické aktivity (včetně modulace účinků dopaminu ).
Muskarinové receptory jsou schopny měnit aktivitu buněk, na kterých se nacházejí, prostřednictvím velkého množství signálních drah. K aktivaci biochemických drah přenosu nervových vzruchů dochází v závislosti na povaze a množství podtypu receptoru, efektorových molekul, ale i proteinkináz, které jsou exprimovány v dané tkáni a možnosti vzájemného ovlivňování mezi různými řetězci přenosu nervových signálů. Fosfolipáza C uvolňuje druhého posla, diacylglycerol a inositoltrifosfát, s fosfatidylinositolem. Diacylglycerol aktivuje proteinkinázu C, zatímco inositoltrifosfát uvolňuje Ca2 + z intracelulárních rezervoárů. Párové množství receptorových podtypů inhibuje adenisátcyklázu, přičemž do tohoto procesu jsou zapojeny G-proteiny podtypu Gі.