La biologia molecolare ha dimostrato che i recettori nicotinici e muscarinici appartengono a superfamiglie proteiche distinte. I recettori nicotinici sono di due tipi: Nm e Nn. Nm si trova nella giunzione neuromuscolare che provoca la contrazione dei muscoli scheletrici attraverso i potenziali di fine corsa (EPP). Nn causa la depolarizzazione nei gangli autonomi con conseguente impulso postgangliare. I recettori nicotinici causano il rilascio di catecolamina dal midollo surrenale, e anche l’eccitazione o l’inibizione specifica del sito nel cervello. Sia Nm che Nn sono legati ai canali Na+ e Ca2+, ma Nn è anche legato ad un ulteriore canale K+.
nAChREdit
I nAChR sono canali ionici ligando-gated e, come altri membri della superfamiglia dei canali ionici ligando-gated “cys-loop”, sono composti da cinque subunità proteiche simmetricamente disposte come doghe intorno ad un barile. La composizione delle subunità è molto variabile nei diversi tessuti. Ogni subunità contiene quattro regioni che attraversano la membrana e consistono di circa 20 aminoacidi. La regione II, che si trova più vicina al lume del poro, forma il rivestimento del poro.
Il legame dell’acetilcolina ai termini N di ciascuna delle due subunità alfa provoca una rotazione di 15° di tutte le eliche M2. Il lato del citoplasma del recettore nAChR ha anelli di alta carica negativa che determinano la specificità cationica del recettore e rimuovono il guscio di idratazione spesso formato dagli ioni in soluzione acquosa. Nella regione intermedia del recettore, all’interno del lume del poro, i residui di valina e leucina (Val 255 e Leu 251) definiscono una regione idrofoba attraverso la quale lo ione disidratato deve passare.
Il nAChR si trova ai bordi delle pieghe giunzionali della giunzione neuromuscolare sul lato postsinaptico; è attivato dal rilascio di acetilcolina attraverso la sinapsi. La diffusione di Na+ e K+ attraverso il recettore provoca una depolarizzazione, il potenziale di fine piastra, che apre i canali del sodio voltaggio-gated, che permette l’innesco del potenziale d’azione e potenzialmente la contrazione muscolare.
mAChREdit
Al contrario, i mAChR non sono canali ionici, ma appartengono invece alla superfamiglia dei recettori accoppiati a proteine G che attivano altri canali ionici attraverso una cascata di secondi messaggeri.Il recettore colinergico muscarinico attiva una proteina G quando è legato all’ACh extracellulare. La subunità alfa della proteina G attiva la guanilato ciclasi (inibendo gli effetti del cAMP intracellulare) mentre la subunità beta-gamma attiva i canali K e quindi iperpolarizza la cellula. Questo provoca una diminuzione dell’attività cardiaca.