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英語名:γ-aminobutyric acid
英語名:γ-aminobutyric acid 独:γ-Aminobuttersäure 仏:acide γ-aminobutyrique
 
同義語:γ-アミノ酪酸


{{box|text= GABAとは、主に[[脳幹]]よりも吻側の[[中枢神経系]]の[[抑制性シナプス]]伝達を担う[[アミノ酸]]である。[[イオンチャネル]]型の[[GABAA受容体|GABA<sub>A</sub>受容体]]、[[GABAC受容体|GABA<sub>C</sub>受容体]]、ならびに[[Gタンパク質共役型受容体]]である[[GABAB受容体|GABA<sub>B</sub>受容体]]に作用することで、神経細胞の活動性を低下させる。}}
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== GABAとは==
== GABAとは==
 GABAは、[[wikipedia:ja:イモ|イモ]]などの植物に含まれるアミノ酸として古くから知られていたが、1950年代になって、林髞らにより脳にGABAを注入すると抑制作用を示すことが明らかにされ<ref name=ref4><pubmed>13590228</pubmed></ref>、1966年には大塚正徳らが、ザリガニの[[神経筋接合部]]においてGABAが刺激に応じて放出されることを証明し、GABAの[[抑制性伝達物質]]としての同定に寄与した<ref name=ref5><pubmed>5230136</pubmed></ref>。その後、1967年にKrnjevicとSchwartzがGABAが抑制性神経伝達物質であると証明し<ref name=ref6><pubmed>6031164</pubmed></ref>、今日では、[[wikipedia:ja:哺乳動物|哺乳動物]]の[[中枢神経系]]において、GABAが抑制性伝達物質であることは広く認識されている。もちろん、GABAは中枢神経系以外にも、さまざまな非神経組織に存在して、その組織特有の生理機能を有していると考えられている。  
 &gamma;-アミノ酪酸 (&gamma;-aminobutyric acid, GABA)は、[[wikipedia:ja:イモ|イモ]]などの植物に含まれるアミノ酸として古くから知られていたが、1950年代になって、[[wj:林髞|林髞]]らにより脳にGABAを注入すると抑制作用を示すことが明らかにされ<ref name=ref4><pubmed>13590228</pubmed></ref>、1966年には[[wj:大塚正徳|大塚正徳]]らが、[[wj:ザリガニ|ザリガニ]]の[[神経筋接合部]]においてGABAが刺激に応じて放出されることを証明し、GABAの[[抑制性伝達物質]]としての同定に寄与した<ref name=ref5><pubmed>5230136</pubmed></ref>。その後、1967年に[[w:Krešimir Krnjević|Krnjevic]]とSchwartzがGABAが抑制性神経伝達物質であると証明し<ref name=ref6><pubmed>6031164</pubmed></ref>、今日では、[[wikipedia:ja:哺乳動物|哺乳動物]]の[[中枢神経系]]において、GABAが抑制性伝達物質であることは広く認識されている。もちろん、GABAは中枢神経系以外にも、さまざまな非神経組織に存在して、その組織特有の生理機能を有していると考えられている。  


==生合成==
==生合成==
 GABAの生合成に関しては、脳内では主に、[[グルタミン酸デカルボキシラーゼ]](glutamic acid decarboxylase; GAD)による脱炭酸によって、[[グルタミン酸]]から産生される<ref name=ref7><pubmed>2069816</pubmed></ref>。このGADには、 分子量が 65300と66600の2つのアイソフォーム([[GAD65]]と[[GAD67]])が知られており、どちらも同一の抑制性神経細胞に存在するが、GAD67が[[細胞質]]全体に存在するのに対してGAD65は[[神経終末]]部に豊富に存在することから<ref name=ref8><pubmed>8126575</pubmed></ref>、GAD65が抑制性シナプス伝達を担うGABA合成に関与すると考えられている<ref name=ref9><pubmed>9871412</pubmed></ref>。
 脳内では主に、[[グルタミン酸デカルボキシラーゼ]](glutamic acid decarboxylase; GAD)による脱炭酸によって、[[グルタミン酸]]から産生される<ref name=ref7><pubmed>2069816</pubmed></ref>。このGADには、 分子量が 65300と66600の2つのアイソフォーム([[GAD65]]と[[GAD67]])が知られており、どちらも同一の抑制性神経細胞に存在するが、GAD67が[[細胞質]]全体に存在するのに対してGAD65は[[神経終末]]部に豊富に存在することから<ref name=ref8><pubmed>8126575</pubmed></ref>、GAD65が抑制性シナプス伝達を担うGABA合成に関与すると考えられている<ref name=ref9><pubmed>9871412</pubmed></ref>。


 GABAの合成に関しては、[[wikipedia:ja:TCAサイクル|TCAサイクル]]の[[wikipedia:ja:α-ケトグルタル酸|α-ケトグルタル酸]]からグルタミン酸を経由してGABAが合成される経路がある<ref name=ref10><pubmed>10412025</pubmed></ref>。また、神経終末部では、細胞外から[[グルタミン酸輸送体]]により、グルタミン酸が取り込まれてGAD65によりGABAが合成される。GABAの分解過程では、GABAは[[GABA transaminase]]により[[コハク酸セミアルデヒド]]となり、その後酸化されて[[コハク酸]]となりTCAサイクルに入る。
 GABAの合成に関しては、[[wikipedia:ja:TCAサイクル|TCAサイクル]]の[[wikipedia:ja:α-ケトグルタル酸|α-ケトグルタル酸]]からグルタミン酸を経由してGABAが合成される経路がある<ref name=ref10><pubmed>10412025</pubmed></ref>。また、神経終末部では、細胞外から[[グルタミン酸輸送体]]により、グルタミン酸が取り込まれてGAD65によりGABAが合成される。GABAの分解過程では、GABAは[[GABAアミノ基転移酵素]]により[[コハク酸セミアルデヒド]]となり、その後酸化されて[[コハク酸]]となりTCAサイクルに入る。


 [[神経終末]]部でGAD65により新たに作られたGABAは、[[小胞型抑制性アミノ酸運搬体]]([[VIAAT]]、[[VGAT]]とも呼ばれる)により[[シナプス小胞]]内へ充填され、神経終末部から放出される<ref name=ref11><pubmed>9349821</pubmed></ref> <ref name=ref12><pubmed>9395291</pubmed></ref>。  
 [[神経終末]]部でGAD65により新たに作られたGABAは、[[小胞型抑制性アミノ酸トランスポーター]]([[VIAAT]]、[[VGAT]]とも呼ばれる)により[[シナプス小胞]]内へ充填され、神経終末部から放出される<ref name=ref11><pubmed>9349821</pubmed></ref> <ref name=ref12><pubmed>9395291</pubmed></ref>。  


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==機能==
==機能==
 GABAは、[[GABAA受容体|GABA<sub>A</sub>受容体]]、[[GABAB受容体|GABA<sub>B</sub>受容体]]、[[GABAC受容体|GABA<sub>C</sub>受容体]]の3種の受容体に作用することによってその生理機能を発揮する<ref name=ref13><pubmed>10637650</pubmed></ref>。GABA<sub>A</sub>とGABA<sub>B</sub>受容体は中枢神経系に広く分布し、GABA<sub>C</sub>受容体は成熟[[wikipedia:ja:脊椎動物|脊椎動物]]ではほぼ[[網膜]]のみに限局して分布する。GABA<sub>A</sub>とGABA<sub>C</sub>受容体は[[イオンチャネル型受容体]]で、Clイオンを主に透過させる。GABA<sub>A</sub>受容体はαサブユニット、βサブユニット、γサブユニット、δサブユニット、εサブユニットなどによって構成される五量体であるが、脳部位によってサブユニットの発現が異なっている。また、構成サブユニットの違いにより薬物に対する感受性も異なる。GABA<sub>C</sub>受容体は ρサブユニットで形成される五量体であり、GABA<sub>A</sub>受容体を抑制する[[ビククリン]]に感受性がないなど、GABA<sub>A</sub>受容体とは薬物感受性がかなり異なっている<ref name=ref13 />。GABA<sub>A</sub>受容体は[[ゲフィリン]]という足場タンパク質によりシナプス部位に維持される<ref name=ref14><pubmed>24552784</pubmed></ref>。  
 GABAは、[[GABAA受容体|GABA<sub>A</sub>受容体]]、[[GABAB受容体|GABA<sub>B</sub>受容体]]、[[GABAC受容体|GABA<sub>C</sub>受容体]]の3種の受容体に作用することによってその生理機能を発揮する<ref name=ref13><pubmed>10637650</pubmed></ref>。GABA<sub>A</sub>とGABA<sub>B</sub>受容体は中枢神経系に広く分布し、GABA<sub>C</sub>受容体は成熟[[wikipedia:ja:脊椎動物|脊椎動物]]ではほぼ[[網膜]]のみに限局して分布する。
 
=== GABA<sub>A</sub>とGABA<sub>C</sub>受容体を介した機能 ===
 
 GABA<sub>A</sub>とGABA<sub>C</sub>受容体は[[イオンチャネル型受容体]]で、[[wj:塩化物イオン|塩化物イオン]] (Cl<sup>-</sup>イオン)を主に透過させる。GABA<sub>A</sub>受容体はαサブユニット、βサブユニット、γサブユニット、δサブユニット、εサブユニットなどによって構成される五量体であるが、脳部位によってサブユニットの発現が異なっている。また、構成サブユニットの違いにより薬物に対する感受性も異なる。GABA<sub>C</sub>受容体は ρサブユニットで形成される五量体であり、GABA<sub>A</sub>受容体を抑制する[[ビククリン]]に感受性がないなど、GABA<sub>A</sub>受容体とは薬物感受性がかなり異なっている<ref name=ref13 />。GABA<sub>A</sub>受容体は[[ゲフィリン]]という足場タンパク質によりシナプス部位に維持される<ref name=ref14><pubmed>24552784</pubmed></ref>。
 
 GABA<sub>A</sub>およびGABA<sub>C</sub>受容体を介した抑制効果は、神経細胞内の塩化物イオン濃度により変化する。通常、成熟期の神経細胞内塩化物イオン濃度は低く保たれており、塩化物イオンの[[平衡電位]]は[[静止電位]]よりも[[過分極]]側にあるため、GABA<sub>A</sub>受容体およびGABA<sub>C</sub>受容体の応答は過分極性である。しかし、発達期においてGABAは[[脱分極]]作用(興奮性作用)を示すことがある。これは、細胞内から塩化物イオンを排出する役割を担うトランスポーターの機能や発現が、成熟期の神経細胞と異なるためである<ref name=ref15><pubmed>11371348</pubmed></ref> <ref name=ref16><pubmed>14741396</pubmed></ref>。


 GABA<sub>A</sub>およびGABA<sub>C</sub>受容体を介した抑制効果は、神経細胞内のCl濃度により変化する。通常、成熟期の神経細胞内Cl濃度は低く保たれており、Clの[[平衡電位]]は[[静止電位]]よりも[[過分極]]側にあるため、GABA<sub>A</sub>受容体およびGABA<sub>C</sub>受容体の応答は過分極性である。しかし、発達期においてGABAは[[脱分極]]作用(興奮性作用)を示すことがある。これは、細胞内からClを排出する役割を担うトランスポーターの機能や発現が、成熟期の神経細胞と異なるためである<ref name=ref15><pubmed>11371348</pubmed></ref> <ref name=ref16><pubmed>14741396</pubmed></ref>。
=== GABA<sub>B</sub>受容体を介した機能 ===


 GABA<sub>B</sub>受容体は、GABA<sub>B1</sub>およびGABA<sub>B2</sub>サブユニットからなる[[代謝型受容体]]で、GABAはGABA<sub>B1</sub>受容体に結合し、GABA<sub>B2</sub>受容体は[[Gi/oタンパク質]]を活性化する。GABA<sub>B</sub>受容体の生理機能としては、[[K+チャネル|K<sup>+</sup>チャネル]]の活性化、[[Ca2+チャネル|Ca<sup>2+</sup>チャネル]]の抑制、[[アデニル酸シクラーゼ]]の抑制などの作用がある<ref name=ref17><pubmed>24575041</pubmed></ref>。
 GABA<sub>B</sub>受容体は、GABA<sub>B1</sub>およびGABA<sub>B2</sub>サブユニットからなる[[代謝型受容体]]で、GABAはGABA<sub>B1</sub>受容体に結合し、GABA<sub>B2</sub>受容体は[[Gi/oタンパク質]]を活性化する。GABA<sub>B</sub>受容体の生理機能としては、[[K+チャネル|K<sup>+</sup>チャネル]]の活性化、[[Ca2+チャネル|Ca<sup>2+</sup>チャネル]]の抑制、[[アデニル酸シクラーゼ]]の抑制などの作用がある<ref name=ref17><pubmed>24575041</pubmed></ref>。

2015年4月5日 (日) 14:38時点における版

江藤 圭
University of North Carolina at Chapel Hill, Department of Pharmacology
石橋 仁
北里大学医療衛生学部生理学研究室
鍋倉 淳一
自然科学研究機構生理学研究所
DOI:10.14931/bsd.3097 原稿受付日:2012年12月25日 原稿完成日:2014年3月13日
担当編集委員:柚崎 通介(慶應義塾大学 医学部生理学)

γ-Aminobutyric acid
{{{画像alt1}}}
Identifiers
56-12-2 YesY
ChEBI
ChEMBL ChEMBL96 YesY
ChemSpider 116 YesY
DrugBank {{{value}}}
1067
Jmol-3D images Image
KEGG D00058
MeSH gamma-Aminobutyric+Acid
PubChem 119
UNII 2ACZ6IPC6I YesY
Properties
Molar mass 103.12 g/mol
Appearance white microcrystalline powder
Density 1.11 g/mL
Melting point 203.7 °C (398.7 °F; 476.8 K)
Boiling point
soluble
Acidity (pKa) 4.23 (carboxyl), 10.43 (amino)[1]
危険性
Main hazards Irritant, Harmful
特記なき場合、データは常温(25 °C)・常圧(100 kPa)におけるものである。

英語名:γ-aminobutyric acid 独:γ-Aminobuttersäure 仏:acide γ-aminobutyrique

同義語:γ-アミノ酪酸

 GABAとは、主に脳幹よりも吻側の中枢神経系抑制性シナプス伝達を担うアミノ酸である。イオンチャネル型のGABAA受容体GABAC受容体、ならびにGタンパク質共役型受容体であるGABAB受容体に作用することで、神経細胞の活動性を低下させる。

GABAとは

 γ-アミノ酪酸 (γ-aminobutyric acid, GABA)は、イモなどの植物に含まれるアミノ酸として古くから知られていたが、1950年代になって、林髞らにより脳にGABAを注入すると抑制作用を示すことが明らかにされ[2]、1966年には大塚正徳らが、ザリガニ神経筋接合部においてGABAが刺激に応じて放出されることを証明し、GABAの抑制性伝達物質としての同定に寄与した[3]。その後、1967年にKrnjevicとSchwartzがGABAが抑制性神経伝達物質であると証明し[4]、今日では、哺乳動物中枢神経系において、GABAが抑制性伝達物質であることは広く認識されている。もちろん、GABAは中枢神経系以外にも、さまざまな非神経組織に存在して、その組織特有の生理機能を有していると考えられている。

生合成

 脳内では主に、グルタミン酸デカルボキシラーゼ(glutamic acid decarboxylase; GAD)による脱炭酸によって、グルタミン酸から産生される[5]。このGADには、 分子量が 65300と66600の2つのアイソフォーム(GAD65GAD67)が知られており、どちらも同一の抑制性神経細胞に存在するが、GAD67が細胞質全体に存在するのに対してGAD65は神経終末部に豊富に存在することから[6]、GAD65が抑制性シナプス伝達を担うGABA合成に関与すると考えられている[7]

 GABAの合成に関しては、TCAサイクルα-ケトグルタル酸からグルタミン酸を経由してGABAが合成される経路がある[8]。また、神経終末部では、細胞外からグルタミン酸輸送体により、グルタミン酸が取り込まれてGAD65によりGABAが合成される。GABAの分解過程では、GABAはGABAアミノ基転移酵素によりコハク酸セミアルデヒドとなり、その後酸化されてコハク酸となりTCAサイクルに入る。

 神経終末部でGAD65により新たに作られたGABAは、小胞型抑制性アミノ酸トランスポーターVIAATVGATとも呼ばれる)によりシナプス小胞内へ充填され、神経終末部から放出される[9] [10]

機能

 GABAは、GABAA受容体GABAB受容体GABAC受容体の3種の受容体に作用することによってその生理機能を発揮する[11]。GABAAとGABAB受容体は中枢神経系に広く分布し、GABAC受容体は成熟脊椎動物ではほぼ網膜のみに限局して分布する。

GABAAとGABAC受容体を介した機能

 GABAAとGABAC受容体はイオンチャネル型受容体で、塩化物イオン (Cl-イオン)を主に透過させる。GABAA受容体はαサブユニット、βサブユニット、γサブユニット、δサブユニット、εサブユニットなどによって構成される五量体であるが、脳部位によってサブユニットの発現が異なっている。また、構成サブユニットの違いにより薬物に対する感受性も異なる。GABAC受容体は ρサブユニットで形成される五量体であり、GABAA受容体を抑制するビククリンに感受性がないなど、GABAA受容体とは薬物感受性がかなり異なっている[11]。GABAA受容体はゲフィリンという足場タンパク質によりシナプス部位に維持される[12]

 GABAAおよびGABAC受容体を介した抑制効果は、神経細胞内の塩化物イオン濃度により変化する。通常、成熟期の神経細胞内塩化物イオン濃度は低く保たれており、塩化物イオンの平衡電位静止電位よりも過分極側にあるため、GABAA受容体およびGABAC受容体の応答は過分極性である。しかし、発達期においてGABAは脱分極作用(興奮性作用)を示すことがある。これは、細胞内から塩化物イオンを排出する役割を担うトランスポーターの機能や発現が、成熟期の神経細胞と異なるためである[13] [14]

GABAB受容体を介した機能

 GABAB受容体は、GABAB1およびGABAB2サブユニットからなる代謝型受容体で、GABAはGABAB1受容体に結合し、GABAB2受容体はGi/oタンパク質を活性化する。GABAB受容体の生理機能としては、K+チャネルの活性化、Ca2+チャネルの抑制、アデニル酸シクラーゼの抑制などの作用がある[15]

関連項目

参考文献

  1. Dawson, R.M.C., et al.
    Data for Biochemical Research
    Oxford, Clarendon Press, 1959.
  2. HAYASHI, T. (1958).
    Inhibition and excitation due to gamma-aminobutyric acid in the central nervous system. Nature, 182(4642), 1076-7. [PubMed:13590228] [WorldCat] [DOI]
  3. Otsuka, M., Iversen, L.L., Hall, Z.W., & Kravitz, E.A. (1966).
    Release of gamma-aminobutyric acid from inhibitory nerves of lobster. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 56(4), 1110-5. [PubMed:5230136] [PMC] [WorldCat] [DOI]
  4. Krnjević, K., & Schwartz, S. (1967).
    The action of gamma-aminobutyric acid on cortical neurones. Experimental brain research, 3(4), 320-36. [PubMed:6031164] [WorldCat] [DOI]
  5. Erlander, M.G., Tillakaratne, N.J., Feldblum, S., Patel, N., & Tobin, A.J. (1991).
    Two genes encode distinct glutamate decarboxylases. Neuron, 7(1), 91-100. [PubMed:2069816] [WorldCat] [DOI]
  6. Esclapez, M., Tillakaratne, N.J., Kaufman, D.L., Tobin, A.J., & Houser, C.R. (1994).
    Comparative localization of two forms of glutamic acid decarboxylase and their mRNAs in rat brain supports the concept of functional differences between the forms. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 14(3 Pt 2), 1834-55. [PubMed:8126575] [WorldCat]
  7. Soghomonian, J.J., & Martin, D.L. (1998).
    Two isoforms of glutamate decarboxylase: why? Trends in pharmacological sciences, 19(12), 500-5. [PubMed:9871412] [WorldCat] [DOI]
  8. Waagepetersen, H.S., Sonnewald, U., Larsson, O.M., & Schousboe, A. (1999).
    Synthesis of vesicular GABA from glutamine involves TCA cycle metabolism in neocortical neurons. Journal of neuroscience research, 57(3), 342-9. [PubMed:10412025] [WorldCat]
  9. McIntire, S.L., Reimer, R.J., Schuske, K., Edwards, R.H., & Jorgensen, E.M. (1997).
    Identification and characterization of the vesicular GABA transporter. Nature, 389(6653), 870-6. [PubMed:9349821] [WorldCat] [DOI]
  10. Sagné, C., El Mestikawy, S., Isambert, M.F., Hamon, M., Henry, J.P., Giros, B., & Gasnier, B. (1997).
    Cloning of a functional vesicular GABA and glycine transporter by screening of genome databases. FEBS letters, 417(2), 177-83. [PubMed:9395291] [WorldCat] [DOI]
  11. 11.0 11.1 Bormann, J. (2000).
    The 'ABC' of GABA receptors. Trends in pharmacological sciences, 21(1), 16-9. [PubMed:10637650] [WorldCat] [DOI]
  12. Tyagarajan, S.K., & Fritschy, J.M. (2014).
    Gephyrin: a master regulator of neuronal function? Nature reviews. Neuroscience, 15(3), 141-56. [PubMed:24552784] [WorldCat] [DOI]
  13. Ganguly, K., Schinder, A.F., Wong, S.T., & Poo, M. (2001).
    GABA itself promotes the developmental switch of neuronal GABAergic responses from excitation to inhibition. Cell, 105(4), 521-32. [PubMed:11371348] [WorldCat] [DOI]
  14. Shibata, S., Kakazu, Y., Okabe, A., Fukuda, A., & Nabekura, J. (2004).
    Experience-dependent changes in intracellular Cl- regulation in developing auditory neurons. Neuroscience research, 48(2), 211-20. [PubMed:14741396] [WorldCat] [DOI]
  15. Xu, C., Zhang, W., Rondard, P., Pin, J.P., & Liu, J. (2014).
    Complex GABAB receptor complexes: how to generate multiple functionally distinct units from a single receptor. Frontiers in pharmacology, 5, 12. [PubMed:24575041] [PMC] [WorldCat] [DOI]