NACHOと14-3-3は、α4β2アセチルコリン受容体の異なるサブユニット化学量論の発現を促進する

NACHO and 14-3-3 promote expression of distinct subunit stoichiometries of the α4β2 acetylcholine receptor.

• Simone Mazzaferro
• Sara T Whiteman
• Constanza Alcaino
• Arthur Beyder
• Steven M Sine

抄録

ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)は、五員環リガンドチャネルのスーパーファミリーに属し、神経組織では、様々なタイプのαおよびβサブユニットから集合しています。さらに、α4とβ2のサブユニットは、(α4)(β2)と(α4)(β2)という2つの優勢な化学量論的形態で集合し、アゴニストとアロステリックモジュレーターに対して劇的に異なる感度を持つ受容体を形成している。しかし、2つの化学量論的形態が調節されるメカニズムは知られていない。ここでは、哺乳類細胞での異種発現、シングルチャンネルパッチクランプ電気生理、カルシウムイメージングを用いて、ER常駐タンパク質NACHOが(α4)(β2)ストイキオメトリーの発現を選択的に促進するのに対し、細胞質分子シャペロン14-3-3ηが(α4)(β2)ストイキオメトリーの発現を選択的に促進することを明らかにした。このように、NACHOと14-3-3ηは、サブユニットの化学量論の生理学的調節因子であり、ニコチン依存性やてんかんなどのα4β2 nAChRが関与する病態における化学量論の再バランスをとるための潜在的なドラッグターゲットである。

Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) belong to the superfamily of pentameric ligand-gated ion channels, and in neuronal tissues, are assembled from various types of α- and β-subunits. Furthermore, the subunits α4 and β2 assemble in two predominant stoichiometric forms, (α4)(β2) and (α4)(β2), forming receptors with dramatically different sensitivity to agonists and allosteric modulators. However, mechanisms by which the two stoichiometric forms are regulated are not known. Here, using heterologous expression in mammalian cells, single-channel patch-clamp electrophysiology, and calcium imaging, we show that the ER-resident protein NACHO selectively promotes the expression of the (α4)(β2) stoichiometry, whereas the cytosolic molecular chaperone 14-3-3η selectively promotes the expression of the (α4)(β2) stoichiometry. Thus, NACHO and 14-3-3η are potential physiological regulators of subunit stoichiometry, and are potential drug targets for re-balancing the stoichiometry in pathological conditions involving α4β2 nAChRs such as nicotine dependence and epilepsy.