Les propriétés du récepteur nicotinique

Le récepteur nicotinique présent au niveau des synapses neuromusculaires est une protéine canal membranaire formée de 5 chaînes homologues :

2 chaînes α qui possèdent le site de liaison à l'acétylcholine
1 chaîne β
1 chaîne γ
1 chaîne δ (chez l'embryon) ou ε (dans le muscle mature)

Une protéine membranaire possède une zone hydrophobe (transmembranaire) qui rend difficile sa cristallisation pour une détermination au rayons X.
Un modèle complet d'un récepteur nicotinique a pu être reconstitué à partir d'observations au microscope électronique d'une préparation provenant de l'organe électrique de la torpille marbrée (Torpedo marmorata) organisme modèle pour l'étude de ce récepteur.
Voir le modèle dans la librairie de molécules Récepteur nicotinique à l'acétylcholine

Organisation du récepteur nicotinique

Le serveur "Orientations of proteins in membranes" permet d'obtenir des modèles moléculaires avec la localisation probable des deux plans de la membrane

Ce récepteur présente 3 domaines :

un domaine extracellulaire impliqué dans la liaison au neuromédiateur, l'acétylcholine
un domaine membranaire, formé d'hélices. Les 5 hélices internes (couleur jaune, ruban plus épais) contrôlent le passage entre fente synaptique et cytoplasme
un domaine cytoplasmique impliqué dans la régulation des propriétés du récepteur

L'affichage en vue polaire depuis la partie extracellulaire montre au centre le canal bordé par les hélices chargées d'en contrôler l'ouverture.

En effet, ces hélices portent des acides aminés hydrophobes qui empêchent le passage des ions responsables du signal nerveux.
Il a été supposé dès la fin des années 60 (" On the excitability and cooperativity of electroplax membrane" Changeux & al. 1968) qu'un changement de conformation du récepteur était associé à la fixation de l'acétylcholine ce qui le rendait perméable aux ions (remarque : la structure du récepteur n'était pas connue).

Mais, pour pouvoir valider à l'échelle moléculaire ce modèle, le récepteur nicotinique ne convient pas car il ne peut pas être cristallisé.
Des protéines homologues ont été utilisées. Le récepteur nicotinique à acétylcholine (nAchR) appartient à la famille des récepteurs "cys-loop" caractérisés par une boucle dans leur structure possédant deux cystéines adjacentes (voir cette page pour un exemple)
Le récepteur bactérien GLIC a permis de reconstituer la transition entre ouverture et fermeture d'un canal.
Le récepteur AchBP est utilisé pour comprendre le fonctionnement du domaine de liaison à l'acétylcholine.