目录

一、GlyR在CNS中的分布二、GlyR的分子结构

(一)亚单位结构

(二)受体组装和表达

(三)配体结合

(四)通道孔区

(五)通道激活

(六)磷酸化三、GlyR分子病

(一)家族性惊厥病

（二)鼠惊厥综合病

(三)肌阵挛

(四)遗传性惊厥病的生理趋同现象四、结语

甘氨酸受体(GlyR)介导的抑制性神经传递在哺乳动物中枢神经系统(CNS)反射活动、随意运动调节和感觉信号的处理中具有重要作用^［1］。GlyR五聚体由三个独立的多肽组成：两个糖蛋白(48 kD和58 kD)，分别称为α和β亚单位，另一个为93 kD的细胞质蛋白，叫“gephyrin”。GlyR与尼古丁型乙酰胆碱受体(nAChR)、GABA_A受体(GABA_AR)、5-HT₃受体(5-HT₃R)等具有很大的同源性。它们一起形成一个配体门控离子通道（LGICs）超家族。LGICs的五个跨膜亚单位形成离子通道孔区。就GlyR而言，该离子通道选择性地通透Cl^-。

一、GlyR在CNS中的分布

glyR在脊髓和延髓中以高水平表达，而在中脑、下丘脑和丘脑中较少，高级脑区则不表达。GlyR的这种分布模式与Gly在脊髓和脑干中作为主要的抑制性神经递质发挥作用是一致的。有趣的是，GlyR和GABA_AR常常共存于脊髓神经元中^［2］，提示Gly和GABA可能作为共递质(cotransmitter)，在脊髓内发挥共传递(cotransmission)作用^［3，4］。

从成年大鼠脊髓中纯化的GlyR是由α1和β亚单位组成的异聚体，其比例约为α1∶β=3∶2。相反，有证据表明胚胎GlyR是由五个α2亚单位组成的同聚体。体外重组的α2同聚体与胚胎GlyR的功能特性也十分一致。另外，在大鼠脊髓中仅发现低水平的α3 mRNA，提示α3在GlyR中可能占比例较小。β亚单位单独不易形成同聚体GlyR，但能有效地与α1、α2或α3结合形成异聚体。另一方面，即使没有β亚单位，α1、α2和α3也可以形成重组GlyR。

α1亚单位mRNA的分布与成体脊髓和脑干中³H-士的宁结合位点相似。但令人惊奇的是β亚单位mRNA以很高的数量出现在成体整体CNS中。高级脑区存在β亚单位mRNA有些让人难以理解，因为β亚单位单独不能形成有功能的GlyR。GlyR细胞内gephyrin亚单位mRNA的分布更加广泛，在大鼠CNS所有区域都有表达。尽管GlyR在成体动物的高级脑区几乎缺如，但在急性分离的和原代培养的新生大鼠海马神经元上，均已观察到由Gly诱导的电流反应。最近，Flint等^［5］报道，在大鼠新皮质发育早期，非突触释放的牛磺酸可使该区的GlyR激活。由于胚胎期牛磺酸剥夺能引起皮质发育不全。因此推测牛磺酸可能通过激活非突触部位GlyR影响新皮质的发育。

在亚细胞水平，GlyR以“簇”的方式分布在细胞的表面。据推测出现在胞体和树突上的“簇”位于突触连接点上。在细胞培养过程中，gephyrin对GlyR的簇集是必需的，gephyrin可以将受体锚定于细胞骨架上。此外，最近有研究表明，在胚胎发育早期，激活GlyR产生兴奋性而非抑制性效应^［6，7］，GlyR的“簇集”受到因激活甘氨酸受体而引起的电压依赖性Ca²⁺通道开放和由此产生的Ca²⁺内流的调节^［7］。

二、GlyR的分子结构

(一)亚单位结构GlyRα和β亚单位各由420和470氨基酸残基组成(附图)。经疏水性分析，预测GlyR亚单位含一个长的N-末端细胞外区，四个跨膜结构域（称为M1-M4)和一个居M3-M4之间的大的细胞内环。这是所有LGICs结构的普遍模式。GlyR的N-末端含有至少一个潜在的N-糖基化位点(例如α1的第38位残基N)，此区域很可能存在两个双硫链环。第一个环是由Cys-138和Cys-152(α1亚单位记数）通过二硫键形成的，该环在所有LGICs中是保守的；第二个环靠近M1区，是由Cys-198和Cys-209形成的。在α和β亚单位M3和M4之间大的细胞内环起始部，有一些带正电荷的残基并包含蛋白激酶磷酸化序列。

(二)受体组装和表达业已证明有几个氨基酸残基影响重组α亚单位的组装。首先，N38A替换可使原先Gly激活的电流消失，说明N38A glyR无法形成，即α亚单位只能以糖基化形式组装。其次，将Cys-138或/和Cys-152突变为Ser或/和Ala，使其二硫键解链，同样不能形成有功能的GlyR，推测是阻碍了受体组装。替换环内其它残基也可产生相似的结果。例如，用Ala或Asn代替Asp-148使GlyR表达受阻。尽管较保守地替换成D148E产生的GlyR与野生型GlyR有相似的功能特性，但突变受体对士的宁的敏感性降低。由此看来，第一个环对LGICs受体的组装是必需的。第二个环可能有同样的作用。因为将Cys-198替换为Ser（C198S）阻碍GlyR组装；用一个短链残基置换环内的Tyr-202时也产生同样后果。由于Tyr-202同时还是一个重要的配体结合残基(见下文)，后一发现已引起重视。奇怪的是，当Cys替换为Ser（C209S）时，α1亚单位虽然可以在细胞表面组装，但不能结合士的宁或不产生Gly激活电流。第二个环的功能还将在下文中讨论。此外，在α1亚单位的M2结构域，以Asn、Gln或Glu替代细胞内边缘的Arg-252也防碍受体组装。

尽管在发育早期或在体外运用重组技术产生的α同聚体具有与成体α/β异聚体相近的药理学特性，但是α和β亚单位的共表达可以大大地提高受体组装的效率。β亚单位可能是通过某种与α亚单位的相互作用的机制来影响受体的组装的。

(三)配体结合

1.激动剂和士的宁：在N端胞外结构域至少有两个分开的区域为GlyR激动剂和士的宁提供结合位点。第一个区域是通过对照人和大鼠α2亚单位的药理学特性来确定的。大鼠α2变异体α2^*表现低Gly亲和力(减小97.5%)和低士的宁敏感性(减小99.8%)大鼠α2^*和人α2的区别仅在于第167位残基。α2^*或α2分别出现Glu-167或Gly-167是由α2基因的多态性决定的。因此，重组α2* glyR中E167G的替换使其Gly亲和性和士的宁敏感性恢复到与α1或α2 glyR一样的水准就不奇怪了。类似地，α1亚单位相应残基Gly-160的替换形成G160E，使GlyR对士的宁的敏感性下降。

附图GlyRα1亚单位模型图中圆圈代表各种氨基酸残基，灰色条带代表细胞膜

第二个被鉴定的配体结合位点包含在第二个环内。在α1亚单位，此环是通过Cys-198和Cys-209间的二硫键形成的。当两个Cys残基中任何一个发生突变后，二硫键解链，因而改变此结构域的空间结构。C198S的置换通过破坏受体组装而使配体不能结合，而C209S产生出不能结合激动剂和士的宁的GlyR(见上文)。随后的研究进一步阐明了在此环内，标偶数的残基Lys-200、Tyr-202和Thr-204定位于Cys-198和Gly-205处假定的β转角之间，它们影响受体对激动剂和/或士的宁的敏感性。在这三个残基中，Lys-200是士的宁结合的决定因子，Thr-204决定激动剂结合。有趣的是，位于中间的Tyr-202作为激动剂和士的宁结合的“共同”残基同时还影响受体的组装(见上文)。在α1 glyR中，通过用Phe置换（Y202F）的方法从残基芳香环中移去部分OH^-，会引起Gly亲和力下降98.8%，而其对牛磺酸的亲和力和对士的宁的敏感性只有较轻的降低。用不带电荷的长链残基如Leu代替芳香环（Y202L)则对Gly亲和力没有明显影响，说明Gly可能主要是通过氢键与OH^-作用与受体结合。然而，Y202L型GlyR对牛磺酸和士的宁均不敏感，说明失去芳香环的受体丧失了牛磺酸和士的宁结合能力。此外，用短链氨基酸Ala、Ser或Thr替代Tyr-202，可以阻止受体组装。由此不难看出，Gly主要与OH^-，而士的宁和牛磺酸则主要与芳香环之间存在相互作用，并且受体的成功组装有赖于侧链的大小。在GlyR上，士的宁结合位点有别于激动剂结合位点，士的宁结合在Lys-200和Tyr-202上，而激动剂结合在Tyr-202和Thr-204上。

2.印防己毒素(PTX)：在重组α/β GlyR中，PTX的敏感性与α1 glyR比要低94.1%～

99.5%。Pribilla等(1992)发现以α1残基片段代替α/β GlyR中β亚单位的M2通道衬里区域可使其对PTX的敏感性恢复到α1的水平。胞外结构域中PTX结合区尚未被鉴定，但它的结合位点可能有别于士的宁。有意思的是，α1亚单位M2区域的胞外边缘的Arg-271的突变使PTX的作用方式从竞争性变为非竞争性。另外，这种突变可使GlyR介导的电流被低浓度PTX加强。

3.Zn²⁺： Laube等^［8］运用α1体证明，α1亚单位N端胞外结构域中位于95～105之间（一种决定受体表达和组装的“组装盒”）或/和148～151之间的残基，对于Zn²⁺介导的增强Gly激动电流的作用是至关重要的。但是，这些区域似乎与高浓度Zn²⁺引起的电流抑制无关，推测Zn²⁺对Gly电流的双向调节作用可能是由高亲和力和低亲和力Zn²⁺结合位点分别介导的。我们在大鼠骶髓后连合核(SDCN)神经元上观察到，高浓度Zn²⁺(10μmol/L～1 mmol/L)明显抑制Gly和牛磺酸激活的电流。然而，低浓度Zn²⁺(＜10μmol/L)