哺乳類α7ニコチン性アセチルコリン受容体の正のアロステリックモジュレーターであるPNU-120596は、腹足動物Lymnaea stagnalisのリガンド-ゲートされたクロライド選択性チャネルの負のモジュレーターである

PNU-120596, a positive allosteric modulator of mammalian α7 nicotinic acetylcholine receptor, is a negative modulator of ligand-gated chloride-selective channels of the gastropod Lymnaea stagnalis.

• Catherine A Vulfius
• Dmitrii S Lebedev
• Elena V Kryukova
• Denis S Kudryavtsev
• Sergey N Kolbaev
• Yuri N Utkin
• Victor I Tsetlin

抄録

興奮性α7ニューロンニコチン受容体(nAChR)は、中枢神経系および末梢神経系および免疫系に広く発現し、学習、記憶、および免疫応答の調節に重要である。陽性アロステリックモジュレーターを含む特異的なα7 nAChRリガンドは、認知障害、炎症過程、疼痛の治療に有望である。そのうちの一つであるPNU-120596は、α7アゴニストに対するニューロンの反応を増強し、脱感作を遅延させ、ヘテロメリックnAChRと比較してα7に対する選択性を示したが、阻害性リガンド-ゲートチャネルでは検討されなかった。PNU-120596のアニオン伝導チャネルへの作用を電圧クランプ法を用いて調べたところ、PC12細胞に発現したヒトグリシン受容体、小脳プルキンエ細胞に発現したラットGABA受容体、ゼノパス卵母細胞に異種発現したマウスGABA Rsの応答がわずかに増強された。一方、PNU-120596は、Lymnaea stagnalisニューロンの陰イオン電流を媒介する受容体（2つのnAChRサブタイプ、GABAとグルタミン酸受容体）に対して抑制効果を示した。哺乳類のα7 nAChRでは脱感作が遅くなるのとは逆に、2つのnAChRサブタイプのうちの1つを優勢に発現しているLymnaea stagnalisニューロンでは電流減衰の加速が観察された。このように、これらのアニオン選択的nAChRに対するPNU-120596の作用は、哺乳類のカチオン選択的α7 nAChRに対する作用とは正反対であった。ヒトα7 AChRとL. stagnalis nAChRの2つのサブユニットの膜貫通ドメインのモデルにドッキングしたPNU-120596分子を比較したところ、α7 nAChRに対するPNU-120596の作用に重要なアミノ酸残基との接触にはいくつかの違いがあることが示された。このように、PNU-120596の作用は、これらのCysループ受容体の特定のサブタイプに依存していることを示している。

Excitatory α7 neuronal nicotinic receptors (nAChR) are widely expressed in the central and peripheral nervous and immune systems and are important for learning, memory, and immune response regulation. Specific α7 nAChR ligands, including positive allosteric modulators are promising to treat cognitive disorders, inflammatory processes, and pain. One of them, PNU-120596, highly increased the neuron response to α7 agonists and retarded desensitization, showing selectivity for α7 as compared to heteromeric nAChRs, but was not examined at the inhibitory ligand-gated channels. We studied PNU-120596 action on anion-conducting channels using voltage-clamp techniques: it slightly potentiated the response of human glycine receptors expressed in PC12 cells, of rat GABA receptors in cerebellar Purkinje cells and mouse GABA Rs heterologously expressed in Xenopus oocytes. On the contrary, PNU-120596 exerted an inhibitory effect on the receptors mediating anion currents in Lymnaea stagnalis neurons: two nAChR subtypes, GABA and glutamate receptors. Acceleration of the current decay, contrary to slowing down desensitization in mammalian α7 nAChR, was observed in L. stagnalis neurons predominantly expressing one of the two nAChR subtypes. Thus, PNU-120596 effect on these anion-selective nAChRs was just opposite to the action on the mammalian cation-selective α7 nAChRs. A comparison of PNU-120596 molecule docked to the models of transmembrane domains of the human α7 AChR and two subunits of L. stagnalis nAChR demonstrated some differences in contacts with the amino acid residues important for PNU-120596 action on the α7 nAChR. Thus, our results show that PNU-120596 action depends on a particular subtype of these Cys-loop receptors.

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