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ニューロステロイドの17β置換基とGABA(A)受容体の間の水素結合はチャネル増強に必須ではない
Hydrogen bonding between the 17beta-substituent of a neurosteroid and the GABA(A) receptor is not obligatory for channel potentiation.
PMID: 19702782 PMCID: PMC2782341. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2009.00390.x.
抄録
背景と目的:
増強ニューロステロイドは、哺乳類のGABA(A)受容体の最も効果的なモジュレーターのいくつかである。重要な相互作用の一つは、ニューロステロイドのC20ケトン基（C17のDリング置換基）と受容体のM4ドメインのN407およびY410残基との間にあると考えられます。本研究では、ステロイドのDリング上の17β置換基とGABA(A)受容体の水素結合が、神経ステロイドによる増強にどのように寄与しているかを調べました。
BACKGROUND AND PURPOSE: Potentiating neurosteroids are some of the most efficacious modulators of the mammalian GABA(A) receptor. One of the crucial interactions may be between the C20 ketone group (D-ring substituent at C17) of the neurosteroid, and the N407 and Y410 residues in the M4 domain of the receptor. In this study, we examined the contribution of hydrogen bonding between 17beta-substituents on the steroid D-ring and the GABA(A) receptor to potentiation by neurosteroids.
実験的アプローチ:
野生型および変異型α1beta2gamma2L GABA(A)受容体を一過性に発現させたHEK293細胞から全細胞および単チャンネルの記録を行った。
EXPERIMENTAL APPROACH: Whole-cell and single-channel recordings were made from HEK 293 cells transiently expressing wild-type and mutant alpha1beta2gamma2L GABA(A) receptors.
主要な結果:
17beta-カルボニトリル基を持つステロイド（3alpha5alpha18nor17betaCN）は、GABA(A)受容体の強力で効果的な増強剤であった。また、（３α,５α）-３-ヒドロキシプレグナン-２０-オンのＣ２１とＣ１８のメチル基が、水素結合アクセプターとしての二重結合を含む６員環内で連結されているシクロステロイド（３α５αＣＤＮＣ１２）によっても増強が示された。D リング (3alpha5alpha17betaEt) と D リング (3alpha5alpha17H) の 17beta 置換基を欠いているステロイドを含むステロイド。単一チャネルの速度論的分析は、作用の速度論的メカニズムは、ニューロステロイド 3alpha5alphaP、3alpha5alpha18nor17betaCN、3alpha5alphaCDNC12、3alpha5alpha17betaEt と 3alpha5alpha17H のために同じであることを示しています。興味深いことに、3α5α17betaEtは、最大3μMで、α1N407A/Y410F二重変異体受容体を増強することができなかった。
KEY RESULTS: A steroid with a 17beta-carbonitrile group (3alpha5alpha18nor17betaCN) was a potent and efficacious potentiator of the GABA(A) receptor. Potentiation was also shown by a cyclosteroid in which C21 and the C18 methyl group of (3alpha,5alpha)-3-hydroxypregnan-20-one are connected within a six-membered ring containing a double bond as a hydrogen bond acceptor (3alpha5alphaCDNC12), a steroid containing a 17beta-ethyl group on the D-ring (3alpha5alpha17betaEt) and a steroid lacking a 17beta-substituent on the D-ring (3alpha5alpha17H). Single-channel kinetic analysis indicates that the kinetic mechanism of action is the same for the neurosteroid 3alpha5alphaP, 3alpha5alpha18nor17betaCN, 3alpha5alphaCDNC12, 3alpha5alpha17betaEt and 3alpha5alpha17H. Interestingly, 3alpha5alpha17betaEt, at up to 3 microM, was incapable of potentiating the alpha1N407A/Y410F double mutant receptor.
結論と意義:
ステロイド17beta置換基とGABA(A)受容体との間の水素結合は、チャネル増強のための重要な要件ではありません。α1N407/Y410残基は、ステロイドと受容体の間の水素結合以外の理由で、ニューロステロイドの増強に重要である。
CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: Hydrogen bonding between the steroid 17beta-substituent and the GABA(A) receptor is not a critical requirement for channel potentiation. The alpha1N407/Y410 residues are important for neurosteroid potentiation for reasons other than hydrogen bonding between steroid and receptor.