综述： kainate受体结构与门控机制

《Frontiers in Pharmacology》：Structure and gating of kainate receptors

这篇前沿综述系统解析了kainate受体（KAR）的结构基础与门控原理，通过冷冻电镜（cryo-EM）技术揭示了其同源/异源四聚体组装、Neto辅助亚基调控机制及激动剂（Glu/KA）、拮抗剂（DNQX/CNQX）、正负变构调节剂（BPAM344/PMP）的结合模式，为理解KAR在突触可塑性及神经精神疾病（如癫痫、慢性疼痛）中的作用提供了原子水平的见解。

　　

2.1 氨基末端结构域（ATD）

KAR的氨基末端结构域（ATD）通过“二聚体之二聚体”组装模式主导受体四聚体架构。ATD由R1和R2叶构成类蛤壳结构，在异源四聚体（如GluK2/GluK5）中，GluK5占据外围A/C位点，GluK2位于中心B/D位点，其 dimerization 亲和力（K_D = 77 nM）显著高于同源二聚体（K_D = 350 nM），解释了脑中GluK2/GluK5异源体的优势分布。与NMDA受体（NMDAR）和植物GLR通道不同，目前未发现小分子通过KAR的ATD实现变构调控。

2.2 配体结合域（LBD）

LBD由S1-S2片段形成D1/D2叶构成的蛤壳结构，激动剂（如L-Glu）或竞争性拮抗剂（如DNQX）结合于D1-D2裂隙。冷冻电镜结构揭示LBD层存在三种构象：典型二聚体之二聚体（如BPAM344稳定状态）、不对称构象（如部分激动剂domoate结合状态）及伪四重对称构象（如SYM2081结合的去敏状态）。Na⁺/Cl^?离子在LBD二聚体界面结合可调节去敏化，例如GluK2 D776K突变通过模拟Na⁺电荷增强激活并抑制去敏。

2.3 跨膜结构域（TMD）

TMD包含M1-M4螺旋，其中M3螺旋形成细胞外门控区（SYTANLAAF基序），M2孔环构成选择性过滤器及胞内门。KAR特有结构是M1-M2环在胞内形成“穹顶”结构，通过侧向孔道介导离子渗透。在关闭状态，M3螺旋束交叉使孔道半径（<1.4 ?）小于水分子直径。通道阻滞剂（如PhTx-74、精胺）结合于M3门下方，疏水基团占据中央空腔，多胺尾部延伸至选择性过滤器。

3. Neto2与KAR结合的结构基础

Neto2通过CUB1、CUB2、LDLa结构域与KAR的ATD和LBD层广泛互作：CUB1结合GluK2 A/C亚基，CUB2与B/D亚基LBD的D1叶Loop1相互作用，LDLa桥接相邻LBD二聚体。Neto2以1:1或2:1化学计量比结合GluK2四聚体，其跨膜区与GluK2 M1螺旋接触，胞内段与M1-M2环互作。Neto2通过稳定LBD二聚体界面减缓脱敏，并加速GluK2/GluK5异源体恢复。

4.1 关闭静息状态

拮抗剂（如DNQX）结合使LBD蛤壳保持开放，稳定非导电状态。负变构调节剂PMP结合于细胞外“领区”（M1/M3/M4螺旋构成），在GluK2中仅占据A/C亚基位点，通过楔入效应阻止孔道开放。KAR的去敏化可能为多步过程：从二聚体之二聚体构象经不对称中间态过渡至伪四重对称的“深度去敏”状态，其LBD二聚体界面完全解离，与AMPAR相比恢复更慢。

4.2 激动剂结合非导电状态

激动剂（如SYM2081）诱导LBD蛤壳闭合，引发B/D亚基LBD旋转约100°，形成伪四重对称的“去敏环”。近期研究发现Glu结合的不对称状态可能为去敏中间态，其特征为一个LBD二聚体保留但D1-D1界面破裂，另一二聚体完全解离。去敏程度受Neto亚基调控，例如Neto2可显著减缓GluK1同源体脱敏速率。

4.3 激活开放状态

通过BPAM344与ConA协同延长激活时间窗，时间分辨冷冻电镜捕获了KAR开放态。激动剂结合导致LBD层扩张，D2叶间距增加，通过M3-S2连接肽传递张力至M3螺旋，使所有四个M3螺旋在L655位点发生铰链式弯曲，孔道半径扩大至>3 ?。Neto2通过抑制LBD二聚体界面紧缩减缓失活，但不改变孔道开放构象。与AMPAR仅B/D亚基M3弯曲不同，KAR的全面M3铰链运动可能对应其最大电导状态。

5. 展望

KAR在突触可塑性（LTP/LTD）、癫痫、慢性疼痛等疾病中具重要病理生理意义。当前挑战包括解析Q/R编辑、剪接变体对Ca²⁺通透性的影响，揭示疾病突变（如GRIK基因变异）的结构基础，以及开发高选择性配体。多学科整合结构生物学与功能研究将推动KAR靶向治疗神经精神疾病的进展。