Holīna acetiltransferāze ir enzīms, ko ražo smadzenēs. Šis enzīms ir atbildīgs par neirotransmitera acetilholīna ražošanu, ko tas veic, savienojoties ar holīnu un acetātu. Acetilholīns ir svarīgs tādām funkcijām kā muskuļu kontrakcija, sirdsdarbības regulēšana un mācīšanās. Holīna acetiltransferāze veic šo darbību holīnerģiskajos neironos, radot acetilholīna piegādi, kas izdalās sinapsē, kad neirons tiek aktivizēts.
Šūnas ražo holīna acetiltransferāzi raupjā endoplazmatiskajā retikulumā, kas atrodas neirona šūnas ķermenī. Kad ferments ir ražots, tas lēnām pārvietojas pa mikrotubulām, kas iet caur aksonu, garo neirona daļu, caur kuru pārvietojas elektriskie signāli. Galu galā molekula nonāk aksona galā, neirona daļā, kas ir vistuvāk sinapsei. Šeit tas sāk ražot acetilholīnu.
Lielam fermentam, ko sauc par acetilkoenzīmu A (acetil-CoA), ir svarīga loma šajā procesā. Acetil-CoA nodrošina acetāta grupas ķīmiskām reakcijām, kas notiek visā organismā, jo īpaši citronskābes ciklā, ko vielmaiņas procesā izmanto katra šūna. Acetil-CoA saistās arī ar holīna acetiltransferāzi. Kad holīns nonāk tuvējā spraugā, tas tiek pievienots acetāta grupai, radot acetilholīnu. Koenzīms A izdalās kā blakusprodukts un var brīvi saistīties ar jaunu acetātu grupu.
Rezultāts ir acetilholīns. Acetilholīna molekulas tiek savāktas sinaptiskās pūslīšos, mazās membrānās, ar kurām neirons var izspiesties. Kad neirons “uzliesmo”, tas atbrīvo šīs molekulas sinaptiskajā spraugā, kur tās var iedarbināt nākamo neironu, piesaistoties konkrētiem receptoriem. Acetilholīns ir īpaši daudzpusīgs neirotransmiters un var izraisīt dažādus dažādu veidu neironu efektus.
Holīnerģiskā sistēma ietver neirotransmitera acetilholīnu, receptorus, ar kuriem tas saistās, un neironus, kurus šie receptori ietekmē. Holīnerģiskā sistēma ir viena no vissvarīgākajām un labi pētītajām neirotransmisijas sistēmām. Ķermenis paļaujas uz acetilholīnu un holīnerģisko sistēmu dažādu funkciju veikšanai. Ārpus smadzenēm tas palīdz stimulēt muskuļu kontrakciju un regulē sirdsdarbības ātrumu. Smadzenēs tam ir nozīme pamata garīgajos procesos, piemēram, atmiņā, mācībās un atalgojuma sajūtās. Tā ir arī sistēma, ko ietekmē nikotīns, un tādējādi tā ir atbildīga par cigarešu atkarības spēju.
Holīna acetiltransferāzi ražo gēns, ko sauc par CHAT. Ir vairākas dažādas CHAT gēna versijas, un tās visas var veiksmīgi ražot holīna acetiltransferāzi. Tomēr dažreiz šī gēna mutācijas izraisa nespēju efektīvi ražot paredzēto fermentu. Šīs mutācijas, kā arī novērotie holīna acetiltransferāzes trūkumi, šķiet, korelē gan ar Alcheimera slimību, gan ar šizofrēniju.