リガンドゲートイオンチャネルとGタンパク質共役型受容体の大きな違いは、リガンドゲートイオンチャネルが神経伝達物質と結合することで細胞膜に孔を開け、イオンを出入りさせるのに対し、Gタンパク質共役型受容体は光子、低分子、タンパク質など幅広いリガンドを認識し、細胞内メッセンジャーのGタンパク質が活性化されることでイオンチャネルを開いたり閉じたりする点です。
簡単に言えば、リガンドゲートイオンチャネルとGタンパク質共役型受容体は、シナプス後部のイオンチャネルを構成する2種類の膜貫通タンパク質ということになります。
しかし、リガンドゲートイオンチャンネルはイオントロピック受容体であり、Gタンパク質共役型受容体はメタボトロピック受容体です。
リガンドゲートイオンチャネルとは？
リガンドゲートイオンチャネルは、膜貫通型のイオンチャネルタンパク質で、神経伝達物質などの化学伝達物質の結合に反応して膜を開き、Na+、K+、Ca2+、Cl-などのイオンを通過させることができるものです。
受容体は、イオンチャネルに直接結合するイオントロピック受容体です。
一般に、受容体には2つの機能ドメインが存在します。
それらは、神経伝達物質と結合する細胞外ドメインと、イオンチャネルを形成する膜貫通ドメインです。
したがって、この2つの機能ドメインは同一分子体に存在することになる。
また、リガンドゲートイオンチャネルには4〜5個のタンパク質サブユニットが存在し、それぞれがイオンチャネルの孔に寄与している。
図1：リガンドゲートイオンチャネル
さらに、リガンド依存性イオンチャネルの原型は、ニコチン性アセチルコリン受容体です。
これは5つのタンパク質サブユニットを含む5量体で、アセチルコリンとの結合部位を2つ持っています。
通常、アセチルコリンがイオン性受容体に結合すると、リガンド依存性イオンチャネルのコンフォメーションが変化する。
しかし、その結果、孔が収縮し、ナトリウムイオンがイオンチャネルを通過することができるようになる。
ここで、ナトリウムイオンが細胞内に流れ落ち、その結果、シナプス後神経細胞の細胞膜が脱分極される。
Gタンパク質共役型レセプターとは？
Gタンパク質共役型受容体とは、細胞膜に存在するタンパク質で、細胞外物質と結合し、その物質からのシグナルをGタンパク質と呼ばれる細胞内分子に伝達するものです。
これらの受容体はメタボトロピック受容体です。
したがって、受容体を介したイオンの移動には、1つ以上の代謝段階が関与しています。
メタボトロピック受容体は、その構造にイオンチャネルを持たないため、Gタンパク質のような中間分子を活性化します。
そこでは、受容体の細胞内ドメインがGタンパク質と結合し、細胞外ドメインが神経伝達物質と結合するのです。
：図2 Gタンパク質結合型受容体
さらに、神経伝達物質が結合するとGタンパク質が活性化され、不活性型であるメタボトロピック受容体に結合される。
また、この結合により、Gタンパク質は受容体から解離する。
通常、活性化されたGタンパク質は、イオンチャネルや酵素などのエフェクタータンパク質と結合する。
したがって、Gタンパク質は、イオンチャネルを開閉する細胞内メッセンジャーとして機能する。
リガンド依存性イオンチャネルとGタンパク質共役型受容体の類似性
- リガンドゲートイオンチャネルとGPCRは、シナプス後神経細胞の脱分極と過分極に関与する2種類のシナプス後イオンチャネルです。
- 神経伝達物質は、シナプス間隙でリガンドゲートイオンチャネルとGタンパク質共役型受容体に結合します。
- シナプス後神経細胞には、両方のタイプのシナプス後イオンチャネルが存在します。
- どちらも膜貫通型タンパク質であり、シナプス後神経細胞の細胞膜を通してイオンや分子の交換を行う。
リガンドゲートイオンチャネルとGタンパク質共役型受容体の相違点
定義
リガンドゲートイオンチャネルとは、神経伝達物質などの化学伝達物質の結合に反応して膜を開き、Na+、K+、Ca2+、Cl-などのイオンを通す膜貫通型のイオンチャネルタンパク質群のことを指し、Gタンパク質結合受容体とは細胞膜に存在し、細胞外物質を結合して、その信号をGタンパク質という細胞内分子に伝達するタンパク質を指します。
レセプターの種類
リガンドゲートイオンチャンネルはイオノトロピック受容体であり、Gタンパク質共役型受容体はメタボトロピック受容体です。
構造
通常、リガンドゲートイオンチャンネルは少なくとも4〜5個のサブユニットを持つ多量体で、Gタンパク質共役型受容体は7パス膜貫通型受容体です。
イオンチャンネル
リガンドゲートイオンチャネルはイオンチャネルと結合し、Gタンパク質結合型受容体はイオンチャネルと結合しません。
重要性
リガンド結合型イオンチャネルは、神経伝達物質の結合によりイオンチャネルが直接開口するのに対し、Gタンパク質結合型受容体は、Gタンパク質の代謝的活性化によりイオンチャネルが間接的に結合することに関与しています。
結論
簡単に説明すると、リガンド結合イオンチャネルとGタンパク質結合受容体は、シナプス後神経細胞上に発生するシナプス後受容体です。
それらの機能は、シナプス後ニューロンの細胞膜を脱分極または過分極させるためのイオンチャネルを媒介することです。
重要なことは、リガンドゲートイオンチャネルは神経伝達物質が結合すると活性化するのに対し、Gタンパク質結合型受容体は神経伝達物質が結合するとGタンパク質が活性化し、イオンチャネルを活性化することです。
したがって、リガンドゲート型イオンチャネルとGタンパク質結合型受容体の主な違いは、イオンチャネルを活性化するかどうかにあります。
