thumb|350px| Sinapsa tokom ponovnog preuzimanja. Imati na umu da se neki neurotransmiteri gube i ne reapsorbiraju. Ponovno preuzimanje je reapsorpcija neurotransmitera od strane transportera neurotransmitera koji se nalaze duž plazmamembrana aksonskog terminala (tj. presinapsnog neurona na sinapsi) ili glijne ćelije nakon što je izvršio svoju funkciju prenošenja nervnog impulsa.
Ponovno preuzimanje je neophodno za normalnu sinapsnu fiziologiju jer omogućava recikliranje neurotransmitera i reguliše nivo neurotransmitera prisutnog u sinapsi, čime kontroliše koliko dugo traje signal koji nastaje oslobađanjem neurotransmitera. Budući da su neurotransmiteri preveliki i hidrofilni da bi difundirali kroz membranu, specifični transportni proteini su neophodni za reapsorpciju neurotransmitera. Mnogo istraživanja, i biohemijskih i strukturnih, sprovedeno je kako bi se dobili tragovi o mehanizmu ponovnog preuzimanja.
Struktura proteina Prva primarna sekvenca proteina ponovnog preuzimanja objavljena je 1990. godine. Tehnika za određivanje sekvence proteina oslanjala se na pročišćavanje, sekvenciranje i kloniranje dotičnog transportnog proteina ili strategije kloniranja ekspresije u kojima je transportna funkcija korištena kao test za tpove cDNKkoje kodiraju taj transporter. Nakon razdvajanja, shvatilo se da postoje mnoge sličnosti između dvije sekvence DNK. Daljnja istraživanja u oblasti proteina ponovnog preuzimanja otkrila su da su mnogi transporteri povezani s važnim neurotransmiterima u tijelu također vrlo slični po sekvenci transporterima GABA i norepinefrina. Članovi ove nove porodice uključuju transportere za dopamin, norepinefrin, serotonin, glicin, prolin i GABA. Nazvani su Na+/Cl− zavisni transporteri neurotransmitera. Zavisnost od natrijskih i hloridnih iona bit će razmotrena kasnije u mehanizmu djelovanja. Koristeći sličnosti između sekvenci i analiza hidropatskog dijagrama, predviđeno je da postoji 12 hidrofobnih regija koje premoštavaju membranu u 'klasičnoj' porodici transportera. Pored ovoga, N- i C-terminalni krajevi se nalaze u unutarćelijskom prostoru. Svi ovi proteini također imaju proširenu ekstracelularnu petlju između treće i četvrte transmembranske sekvence. Eksperimenti hemijskog označavanja usmjerenog na mjesto potvrdili su predviđenu topološko-organizacijsku organizaciju transportera serotonina.
Pored transportera neurotransmitera, mnogi drugi proteini i kod životinja i kod prokariota pronađeni su sa sličnim sekvencama, što ukazuje na veću porodicu neurotransmitera: natrijskih simportera (NSS). Jedan od ovih proteina, LeuT, iz Aquifex aeolicus, kristalizirali su Yamashita et al. sa vrlo visokom rezolucijom, otkrivajući molekulu leucina i dva Na+ iona vezana blizu centra proteina. Otkrili su da transmembranske (TM) spirale 1 i 6 sadrže odmotane segmente u sredini membrane. Uz ove dvije spirale, TM spirale 3 i 8 i područja koja okružuju odmotane dijelove 1 i 6 formirale su mjesta vezivanja supstrata i natrijum iona. Kristalna struktura otkrila je pseudo-simetriju u LeuT, u kojoj se struktura TM spirala 1-5 odražava u strukturi spirala 6-10.
U proteinu postoji vanćelijska šupljina u koju strši spiralna ukosnica formirana vanćelijskom petljom EL4. U TM1, aspartat razlikuje monoaminske NSS transportere od aminokiselinskih transportera koji sadrže glicin na istoj poziciji. Vanjska i unutarnja "vrata" dodijeljena su parovima negativno i pozitivno nabijenih ostataka u vanćelijskoj šupljini i blizu citoplazmatskih krajeva TM heliksa 1 i 8.
Mehanizam djelovanja Klasični transportni proteini koriste transmembranske ionske gradijente i električni potencijal za transport neurotransmitera preko membrane presinapsnog neurona. Tipični transporteri neurotransmiterskog natrijum simporta (NSS), koji su zavisni od Na+ i Cl− iona, koriste prednosti i Na+ i Cl− gradijenta, usmjerenih prema unutra preko membrane. Ioni teku niz svoje koncentracijske gradijente, što u mnogim slučajevima dovodi do transmembranskog kretanja naboja koje je pojačano membranskim potencijalom. Ove sile vuku supstrat neurotransmitera u ćeliju, čak i protiv njegovog vlastitog koncentracijskog gradijenta. Na molekularnom nivou, Na+ ioni stabilizuju vezivanje aminokiselina na mjestu supstrata i također drže transporter u konformaciji otvorenoj prema van koja omogućava vezivanje supstrata. The role of the Cl− ion in the symport mechanism has been proposed to be for stabilizing the charge of the symported Na+.
Nakon vezivanja iona i supstrata, mora doći do određene konformacijske promjene. Na osnovu konformacijskih razlika između strukture TM 1-5 i TM 6-10, te identifikacije puta permeacije supstrata između mjesta vezivanja SERT i citoplazme, predložen je mehanizam za konformacijsku promjenu u kojem snop od četiri spirale sastavljen od TM 1, 2, 6 i 7 mijenja svoju orijentaciju unutar ostatka proteina. A structure of LeuT in the inward-open conformation subsequently demonstrated that the major component of the conformational change represents movement of the bundle relative to the rest of the protein.
Mehanizam inhibicije ponovnog preuzimanja Glavni cilj inhibitor ponovnog preuzimanja je značajno smanjenje brzine kojom se neurotransmiteri reapsorbiraju u presinapsni neuron, povećavajući koncentraciju neurotransmitera u sinapsi. Ovo povećava vezivanje neurotransmitera za pre- i postsinapsne neurotransmiterske receptore. U zavisnosti od dotičnog neuronskog sistema, inhibitor ponovnog preuzimanja može imati drastične efekte na kogniciju i ponašanje. Nekompetitivna inhibicija bakterijskog homologa LeuT pomoću tricikličkih antidepresiva rezultat je vezivanja ovih inhibitora u vanćelijskom putu permeacije. Međutim, kompetitivna priroda inhibicije transporta serotonina antidepresivima sugerira da se kod transportera neurotransmitera oni vežu na mjestu koje se preklapa s mjestom supstrata.
Ljudski sistemi
Horschitz et al. ispitali su selektivnost inhibitora ponovnog preuzimanja kod proteina ponovnog preuzimanja serotonina (SERT) kod pacova koji se eksprimira u ćelijama bubrega ljudskog embriona (HEK-SERT). SERT-u su davali različite doze citaloprama (SSRI) ili desipramina (inhibitor proteina ponovnog preuzimanja norepinefrina, NET). Ispitivanjem krivulja doza-odgovor (korištenjem normalnog medija kao kontrole), uspjeli su kvantificirati da citalopram djeluje na SERT kao SSRI, a da desipramin nije imao uticaja na SERT. U odvojenom eksperimentu, Horschitz i saradnici su dugoročno izložili HEK-SERT citalopramu. Primijetili su da dugotrajna izloženost dovodi do smanjenja mjesta vezivanja. Ovi rezultati ukazuju na određeni mehanizam za dugoročne promjene u presinaptičkom neuronu nakon terapije lijekovima. Horschitz i saradnici utvrđeno je da se nakon uklanjanja citaloprama iz sistema vraćaju normalni nivoi ekspresije mjesta vezivanja SERT-a.
Pretpostavlja se da je depresija rezultat smanjenja serotonina u sinapsi, iako je ova hipoteza osporavana još od 1980-ih. U početku je podržana uspješnim smanjenjem depresivnih simptoma nakon primjene tricikličkih antidepresiva (kao što je desipramin) i SSRI-a. Triciklički antidepresivi inhibiraju ponovni unos i serotonina i norepinefrina djelujući i na SERT i na NET. SSRI-i selektivno inhibiraju ponovni unos serotonina djelujući na SERT. Krajnji rezultat je povećana količina serotonina u sinapsi, čime se povećava vjerovatnoća da će serotonin interagovati sa serotoninskim receptorom postsinaptičkog neurona. Postoje dodatni mehanizmi kojima se mora dogoditi desenzibilizacija serotonina autoreceptora, ali krajnji rezultat je isti. Ovo povećava signalizaciju serotonina, za koju se, prema hipotezi, vjeruje da podiže raspoloženje i time ublažava depresivne simptome. Ovaj prijedlog za antidepresivni mehanizam inhibitora ponovno preuzimanje serotonina ne uzima u obzir vremenski tok terapijskog efekta, koji traje sedmicama do mjesecima, dok je inhibicija transportera u suštini trenutna.
Neto efekat upotrebe amfetamina (AMPH) je povećanje dopamina, norepinefrina i serotonina u sinapsama. Pokazalo se da AMPH djeluje na receptor 1 povezan s aminom u tragovima (TAAR1) kako bi izazvao inhibiciju efluksa i ponovnog preuzimanja u transporterima serotonina, norepinefrina i dopamina. Ovaj efekat zahtijeva da transporter i TAAR1 budu kolokalizirani (da se javljaju zajedno) unutar istog neurona.
Neuroprotektivna uloga Izgleda da astrociti koriste mehanizme ponovnog preuzimanja za neuroprotektivnu ulogu. Astrociti koriste ekscitacijski transporter aminokiselina 2 (EAAT2, također poznat kao GLT-1) za uklanjanje glutamata iz sinapse. EAAT2 nokaut miševi bili su skloniji smrtonosnim i spontanim napadima i akutnim ozljedama mozga u korteksu. Ovi efekti mogli bi biti povezani s povećanim koncentracijama glutamata u mozgu EAAT2 nokaut miševa, analiziranih post mortem.
Reference
Kategorija:Neurotransmiteri Kategorija:Transporteri neurotransmitera