Colina acetiltransferaza este o enzimă produsă în creier. Această enzimă este responsabilă pentru producerea neurotransmițătorului acetilcolină, lucru pe care îl face prin unirea colinei și acetatului. Acetilcolina este importantă pentru funcții precum contracția musculară, reglarea ritmului cardiac și învățarea. Colina acetiltransferaza efectuează această operație în interiorul neuronilor colinergici, generând un aport de acetilcolină care se eliberează în sinapsă atunci când neuronul este activat.
Celulele produc colin acetiltransferaza în reticulul endoplasmatic aspru, conținut în corpul celular al unui neuron. Odată produsă, enzima se mișcă lent prin microtubuli care trec prin axon, partea lungă a neuronului prin care circulă semnalele electrice. În cele din urmă, molecula ajunge la terminalul axonului, partea neuronului cea mai apropiată de sinapsă. Aici, începe să producă acetilcolină.
O enzimă mare numită acetil coenzima A (acetil-CoA) joacă un rol important în acest proces. Acetil-CoA furnizează grupări acetat reacțiilor chimice care au loc în organism, în special ciclul acidului citric utilizat de fiecare celulă în procesul de metabolism. Acetil-CoA se leagă și de colin acetiltransferaza. Când colina ajunge într-un slot din apropiere, este atașată de grupul acetat, creând acetilcolină. Coenzima A este eliberată ca produs secundar și este liberă să se lege la o nouă grupare acetat.
Rezultatul este acetilcolina. Moleculele de acetilcolină sunt adunate în vezicule sinaptice, membrane mici cu care neuronul poate expulza. Când neuronul „declanșează”, eliberează aceste molecule în fanta sinaptică, unde pot declanșa următorul neuron prin atașarea la receptori specifici. Acetilcolina este un neurotransmițător deosebit de versatil și poate provoca efecte diferite de la diferite tipuri de neuroni.
Sistemul colinergic include neurotransmițătorul acetilcolină, receptorii de care se leagă și neuronii pe care acești receptori îi afectează. Sistemul colinergic este unul dintre cele mai importante și bine studiate sisteme de neurotransmisie. Organismul se bazează pe acetilcolină și pe sistemul colinergic pentru o varietate de funcții. În afara creierului, ajută la stimularea contracției musculare și la reglarea ritmului cardiac. În creier, joacă un rol în procesele mentale de bază, cum ar fi memoria, învățarea și sentimentele de recompensă. Este, de asemenea, sistemul afectat de nicotină și astfel responsabil pentru potența dependenței de țigări.
Colina acetiltransferaza este produsă de o genă numită CHAT. Există mai multe versiuni diferite ale genei CHAT, toate care pot produce cu succes colin acetiltransferaza. Uneori, totuși, mutațiile acestei gene duc la eșecul de a produce eficient enzima dorită. Aceste mutații, împreună cu deficiențele observate ale colin acetiltransferazei, par să se coreleze atât cu boala Alzheimer, cât și cu schizofrenia.