興奮性アミノ酸の働き

　哺乳類の中枢神経系における速い興奮性神経伝達は，イオンチャネル型グルタミン酸受容体により担われている（図）。同受容体は薬理学的にAMPA受容体，カイニン酸受容体，NMDA受容体の三つのファミリーに大別され，それぞれのファミリー内で異種サブユニットから成る4量体を形成する。速い神経伝達は主にAMPA受容体によって担われ，他の受容体はその調節に関与すると考えられている。いずれの受容体も三つの膜貫通部位と，チャネルポアを形成するPループから構成される。Pループは進化的にK^＋チャネルに由来し，イオン選択性を決定する。NMDA受容体は高いCa^2＋透過性を持つが，AMPA受容体やカイニン酸受容体は同部位にアルギニン残基を持つサブユニット（GluA2やGluK2など）を含まない時にのみ中等度のCa^2＋透過性を持つ（図）。N末端の細胞外領域は進化的に細菌のアミノ酸結合タンパク質LIVBP（leucine/isoleucine/valine-binding protein）とLAOBP（lysine/arginine/ornithine-binding protein）に由来する領域とに分かれている。LAOBP領域はリガンドが結合すると蝿取り草（venus flytrap）のように閉じ，その立体構造変化によってチャネルのゲートを開く。NMDA受容体はGluN1が2個とGluN2が2個から構成され，GluN1にグリシンやD-セリンが，GluN2にグルタミン酸が結合して初めて開口する。GluN3にはグリシンやD-セリンが高親和性で結合するが，GluN3を含むNMDA受容体はチャネル電流やCa^2＋透過性が低下する。GluN1とGluN3からのみ成るNMDA受容体はグリシンのみによって開口するとの報告があるが，生体内でのNMDA受容体のサブユニット構成は不明である。LIVBP領域は同じファミリーに属するサブユニット間の2量体形成を助け，この2量体同士がLAOBP領域を介して4量体化する。さらにNMDA受容体ではLIVBP領域にH^＋やZn^2＋が作用してチャネル活性を修飾する。

　代謝型グルタミン酸受容体は，GABA_B受容体，Ca^2＋受容体，味覚受容体，フェロモン受容体などと共にGタンパク質共役型受容体ファミリー3に属している。主にG_qタンパク質と共役し，興奮性に働くグループⅠと，G_i/oタンパク質と共役して抑制性に働くグループⅡ，Ⅲに分類されている。面白いことに代謝型受容体ではN末端のLIVBP領域が2量体形成に関与するのみでなく，リガンドが結合して構造変化を細胞内に伝達する。代謝型受容体は主にホモ2量体として存在するが，Ca^2＋受容体ともヘテロ2量体を形成する。