Asetilkolin adalah neurotransmitter yang diproduksi di terminal saraf dari asetil-KoA yang diproduksi di mitokondria dari glukosa dan kolin . Tidak jelas bagaimana asetil-KoA keluar dari sitoplasma, tetapi di sana asetilkolin sintetase atau kolin asetiltransferase ( ChAT ) akhirnya menghasilkan asetilkolin. Setelah disintesis, itu dibawa ke dalam vesikel penyimpanan dengan menghabiskan ATP.
Diagram sintesis dan penangkapan kembali asetilkolin di tombol sinaptik.
Kolin untuk pembentukan asetilkolin dapat diperoleh dalam makanan atau dengan menangkap kembali ruang antar sel di neuron yang sama yang menggunakannya sebagai neurotransmitter. Pengambilan kembali ini memungkinkan penghematan energi yang besar dengan menghindari keharusan mensintesis kolin de novo . Afinitas enzim terhadap asetil-KoA sangat tinggi, sehingga diyakini bahwa keterbatasan deposit asetilkolin terutama bergantung pada jumlah kolin yang tersedia.
Internalisasi
kolin Kolin memasuki neuron kolinergik melalui afinitas tinggi Na + dan Cl-dependent cotransporter (ChT). Konsentrasi kolin adalah 10 sampai 100 mol / L, dan transporter ini biasanya memiliki KM 1-5 mol / L. Pada konsentrasi ini transporter menjadi jenuh, sehingga membatasi masuknya kolin.
Ada juga transporter afinitas rendah dengan KM 10-100 mol / L, yang tidak jenuh. Itu tidak tergantung pada Na + dan ada di semua jaringan.
Pengisian dan pelepasan vesikel sinaptik dengan asetilkolin
Asetilkolin harus masuk ke dalam vesikel sinaptik dari sitosol.Untuk keperluan ini terdapat protein pengangkut vesikel asetilkolin ( VAChT ), dengan karakteristik yang mirip dengan pengangkut vesikular lainnya. Strukturnya terdiri dari 12 heliks transmembran, dan satu N-ter dan C-ter di posisi ekstraseluler. Mereka membawa asetilkolin di dalam dengan kotransport anti-transportasi dengan 2H +. Gradien pH yang diperlukan dicapai dengan aksi ATPase yang memompa H+ ke bagian dalam melawan gradien, dengan memanfaatkan energi hidrolisis ATP. Vesikel bersifat asam tetapi elektroneutral, karena di dalamnya terdapat polisakarida (vesikulin) dengan muatan negatif yang menetralkan muatan. Vesikel dapat berisi sekitar 5.000 molekul neurotransmiter, sekitar 50-100 mM.
Ada 2 jenis vesikel asetilkolin. Beberapa kecil dan padat , dan mengandung neurotransmitter yang baru terbentuk. Ketika potensial aksi mencapai neuron, merekalah yang pertama kali melepaskannya. Mereka juga sangat dekat dengan membran saraf. Vesikel lain lebih besar dan kurang padat , dan pada saat kedatangan potensial aksi, mereka tidak dilepaskan karena lebih jauh dari membran. Mereka adalah vesikel cadangan yang memasok asetilkolin ke kumpulan asetilkolin yang melepaskan dengan cepat.
Molekul asetilkolin, vesikulin, dan ATP dilepaskan karena semua isi vesikular dikosongkan. Yang menarik adalah asetilkolin, yang berikatan dengan reseptor spesifik, lalu terurai menjadi asetat dan kolin. Kolin dapat dimetabolisme menjadi betaine dan kemudian serin, atau dapat ditangkap kembali.
The acetylcholinesterase degradasi acetylcholine untuk asetat dan kolin. Ia memiliki struktur globular katalitik, yang membentuk monomer, dimer atau tetramer sesuai dengan ikatan kimia berbeda yang terbentuk:
• Monomer: gugus tiol tetap tereduksi
• Dimer: dua subunit dihubungkan oleh jembatan disulfida
• Tetramer: dua dimer bergabung oleh kekuatan oleh van der Waals.
Ada bentuk tambahan, yang terjadi ketika tetramer dikaitkan dengan ekor kolagen melalui dua jembatan disulfida, dan tiga di antaranya dikaitkan dengan ikatan ionik untuk menghasilkan 3 tetramer yang terkait dengan heliks rangkap tiga kolagen , seperti buket. Dalam komposisi ini, kemampuan untuk menjangkarkan dirinya ke membran di celah sinaptik diperoleh.
Ada urutan asam amino yang penting untuk katalisis dalam asetilkolinesterase . Enzim diisi – berkat Glu 327 untuk menarik + asetilkolin yang bermuatan. Selain itu, ada gugus -OH dari serin yang mewakili titik ester, dan yang memungkinkannya berinteraksi dengan gugus karbokarbonil asetilkolin. Sebuah kompleks terbentuk yang kemudian akan dipecah, meninggalkan kolin dan molekul asetatnya bebas. Sebuah molekul H2O memfasilitasi hilangnya asetil.