Structure and Function of GABA-A Receptors
GABA-A 受体的结构和功能
基本信息
- 批准号:10307560
- 负责人:
- 金额:$ 49.78万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-02-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAgonistAmino AcidsAnestheticsAntibodiesAnxietyAnxiety DisordersArchitectureBarbituratesBehaviorBenzodiazepinesBindingBinding SitesBrainCell Surface ReceptorsChemicalsChemosensitizationChloride ChannelsComplementComplement 2ComplexCryoelectron MicroscopyDataData SetDiazepamDiseaseDrug TargetingElectrophysiology (science)EnvironmentEpilepsyEpitopesEquilibriumEthanolExtracellular DomainFlumazenilFunctional disorderGABA AgonistsGABA-A ReceptorGTP-Binding Protein alpha Subunits, GsGeneral anesthetic drugsIsofluraneLigandsLipidsMidazolamModelingMolecularMonitorMutagenesisMutateNervous System PhysiologyNervous system structureNeuraxisNeurotransmitter ReceptorNeurotransmittersPentobarbitalPharmaceutical PreparationsPharmacologyPhysiologicalPreparationPropofolProtein IsoformsProteinsPublishingRecombinantsResearchResolutionSideSignal TransductionSiteSleeplessnessStructureSumSynapsesSynaptic MembranesTherapeuticTransmembrane DomainWorkantagonistdrug mechanismdrug of abuseexcitotoxicityexperimental studyextracellularfascinategamma-Aminobutyric Acidimprovednanodiskneurosteroidsneurotransmitter agonistpositive allosteric modulatorreceptorreconstitutionreconstructiontherapeutic target
项目摘要
The GABA-A receptor is the most abundant inhibitory neurotransmitter receptor in the central nervous
system and is the target of myriad therapeutic compounds and drugs of abuse. Function of the nervous system
is governed by a balance of excitatory and inhibitory signaling; GABA-A receptor dysfunction results in
disorders of anxiety and excitotoxicity including epilepsy. The principal isoform of this pentameric ligand-gated
chloride channel is found on post-synaptic membranes in the brain. GABA (γ-aminobutyric acid) is the
endogenous neurotransmitter and agonist of this receptor. Benzodiazepines, like diazepam (Valium) and
midazolam (Versed), are positive allosteric modulators taken by 5% of the US for anxiety and insomnia.
Barbiturates like pentobarbital, anesthetics like isoflurane and propofol, neurosteroids, and ethanol are all
positive modulators acting through non-overlapping sites. This rich pharmacology derives from the complex
subunit assembly of the synaptic GABA-A receptor. The predominant synaptic isoform consists of two α1
subunits, two β2 subunits and one γ2 subunit. Here we propose to address a lack of structural information on
physiological GABA-A receptors using a direct approach. In three Specific Aims, we propose to elucidate the
structural mechanism of benzodiazepine potentiation of these receptors, perform complementary
electrophysiological experiments on the recombinant receptor, and in parallel characterize the structural
principles underlying modulation by barbiturates, anesthetics and neurosteroids. The two structural Aims are
independent and will yield fundamentally new and distinct structural information for the principal GABA-A
receptor type in the central nervous system in complex with extracellular and transmembrane-site ligands. The
functional Aim complements the structural work to define determinants for benzodiazepine binding, efficacy
and allosteric signaling. The sum of structures and function will illuminate principles defining heteromer
assembly and ligand recognition and will elucidate how drug binding changes molecular behavior, with broad
relevance across the Cys-loop receptor superfamily.
GABA-A受体是中枢神经系统中最丰富的抑制性神经递质受体
系统,是无数治疗化合物和滥用药物的目标。
由兴奋性和抑制性信号传导的平衡控制;
焦虑症和兴奋性毒性疾病,包括癫痫。这种五聚体配体门控的主要亚型。
氯离子通道存在于大脑的突触后膜上。
内源性神经递质和该受体的激动剂,如地西泮(安定)和
咪达唑仑 (Versed) 是正变构调节剂,5% 的美国人服用它来治疗焦虑和失眠。
戊巴比妥等巴比妥类药物、异氟烷和异丙酚等麻醉剂、神经类固醇和乙醇都是
通过非重叠位点发挥作用的正调节剂这种丰富的药理学源自该复合物。
突触 GABA-A 受体的亚基组装 主要突触亚型由两个 α1 组成。
亚基,两个β2亚基和一个γ2亚基在这里我们建议解决结构信息的缺乏。
在三个具体目标中,我们建议阐明使用直接方法的生理学 GABA-A 受体。
苯二氮卓类增强这些受体的结构机制,执行互补
对重组受体进行电生理实验,并并行表征其结构
巴比妥类药物、麻醉剂和神经类固醇调节的基本原理 两个结构目标是。
独立,将为主要 GABA-A 产生全新且独特的结构信息
中枢神经系统中与细胞外和跨膜位点配体复合的受体类型。
功能目标补充了结构工作,以确定苯二氮卓类药物结合、功效的决定因素
结构和功能的总和将阐明定义异聚体的原理。
组装和配体识别,并将阐明药物结合如何改变分子行为,具有广泛的意义
Cys 环受体超家族的相关性。
项目成果
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