Recaptación
Recaptación es la reabsorción de un neurotransmisor por un transportador de neurotransmisores ubicado a lo largo de la membrana plasmática de un terminal axónico (es decir, la neurona presináptica en una sinapsis) o una célula glial después de haber realizado su función. función de transmitir un impulso neural.
La recaptación es necesaria para la fisiología sináptica normal porque permite el reciclaje de neurotransmisores y regula el nivel de neurotransmisor presente en la sinapsis, controlando así la duración de una señal resultante de la liberación de neurotransmisores. Debido a que los neurotransmisores son demasiado grandes e hidrófilos para difundirse a través de la membrana, se necesitan proteínas de transporte específicas para la reabsorción de los neurotransmisores. Se han realizado muchas investigaciones, tanto bioquímicas como estructurales, para obtener pistas sobre el mecanismo de recaptación.
Estructura proteica
La primera secuencia primaria de una proteína de recaptación se publicó en 1990. La técnica para la determinación de secuencias de proteínas se basó en la purificación, secuenciación y clonación de la proteína transportadora en cuestión, o estrategias de clonación de expresión en las que se utilizó la función de transporte como un ensayo para las especies de cDNA que codifican para ese transportador. Después de la separación, se dio cuenta de que había muchas similitudes entre las dos secuencias de ADN. La exploración adicional en el campo de las proteínas de recaptación encontró que muchos de los transportadores asociados con neurotransmisores importantes dentro del cuerpo también eran muy similares en secuencia a los transportadores de GABA y norepinefrina. Los miembros de esta nueva familia incluyen transportadores de dopamina, noradrenalina, serotonina, glicina, prolina y GABA. Se les llamó transportadores de neurotransmisores dependientes de Na+/Cl−. La dependencia de los iones de sodio y cloruro se discutirá más adelante en el mecanismo de acción. Usando los puntos en común entre las secuencias y los análisis de gráficos de hidropatía, se predijo que hay 12 regiones hidrofóbicas que atraviesan la membrana en el 'Classical' familia de transportadores. Además de esto, los extremos N y C existen en el espacio intracelular. Todas estas proteínas también tienen un bucle extracelular extendido entre las secuencias transmembrana tercera y cuarta. Los experimentos de marcado químico dirigidos al sitio verificaron la organización topológica predicha del transportador de serotonina.
Además de los transportadores de neurotransmisores, se encontraron muchas otras proteínas en animales y procariotas con secuencias similares, lo que indica una familia más grande de neurotransmisores: simportadores de sodio (NSS). Una de estas proteínas, LeuT, de Aquifex aeolicus, fue cristalizada por Yamashita et al. con muy alta resolución, revelando una molécula de leucina y dos iones Na+ unidos cerca del centro de la proteína. Descubrieron que las hélices transmembrana (TM) 1 y 6 contenían segmentos desenrollados en el medio de la membrana. Junto con estas dos hélices, las hélices TM 3 y 8 y las áreas que rodean las secciones desenrolladas de 1 y 6 formaron los sitios de unión al sustrato y al ion sodio. La estructura cristalina reveló pseudosimetría en LeuT, en la que la estructura de las hélices TM 1-5 se refleja en la estructura de las hélices 6-10.
Hay una cavidad extracelular en la proteína, en la que sobresale una horquilla helicoidal formada por el bucle extracelular EL4. En TM1, un aspartato distingue a los transportadores NSS de monoamina de los transportadores de aminoácidos que contienen una glicina en la misma posición. "puertas" externas e internas fueron asignados a pares de residuos cargados negativa y positivamente en la cavidad extracelular y cerca de los extremos citoplasmáticos de las hélices TM 1 y 8.
Mecanismo de acción
Las proteínas transportadoras clásicas utilizan gradientes de iones transmembrana y potencial eléctrico para transportar neurotransmisores a través de la membrana de la neurona presináptica. Los transportadores típicos del simporte de sodio del neurotransmisor (NSS), que son dependientes de los iones Na+ y Cl−, aprovechan tanto el Na+ como el Cl− gradientes, dirigidos hacia adentro a través de la membrana. Los iones fluyen a favor de sus gradientes de concentración, lo que en muchos casos conduce a un movimiento de carga transmembrana que es potenciado por el potencial de membrana. Estas fuerzas atraen el sustrato del neurotransmisor hacia la célula, incluso en contra de su propio gradiente de concentración. A nivel molecular, los iones Na+ estabilizan la unión de aminoácidos en el sitio del sustrato y también mantienen el transportador en una conformación abierta hacia afuera que permite la unión del sustrato. Se ha propuesto que el papel del ion Cl− en el mecanismo de simporte es estabilizar la carga del Na+ simportado.
Después de que haya tenido lugar la unión del ion y el sustrato, debe ocurrir algún cambio conformacional. A partir de las diferencias conformacionales entre la estructura de los TM 1-5 y la de los TM 6-10, y de la identificación de una vía de permeación de sustrato entre el sitio de unión de SERT y el citoplasma, se propuso un mecanismo para el cambio conformacional en el que un cuatro -haz de hélice compuesto por TMs 1, 2, 6 y 7 cambia su orientación dentro del resto de la proteína. Una estructura de LeuT en la conformación abierta hacia adentro demostró posteriormente que el componente principal del cambio conformacional representa el movimiento del haz en relación con el resto de la proteína.
Mecanismo de inhibición de la recaptación
El principal objetivo de un inhibidor de la recaptación es disminuir sustancialmente la tasa de reabsorción de los neurotransmisores en la neurona presináptica, aumentando la concentración de neurotransmisores en la sinapsis. Esto aumenta la unión de los neurotransmisores a los receptores de neurotransmisores presinápticos y postsinápticos. Según el sistema neuronal en cuestión, un inhibidor de la recaptación puede tener efectos drásticos en la cognición y el comportamiento. La inhibición no competitiva del homólogo bacteriano LeuT por parte de los antidepresivos tricíclicos resultó de la unión de estos inhibidores en la ruta de permeación extracelular. Sin embargo, la naturaleza competitiva de la inhibición del transporte de serotonina por parte de los antidepresivos sugiere que en los transportadores de neurotransmisores, se unen en un sitio que se superpone al sitio del sustrato.
Sistemas humanos
Horschitz et al. examinó la selectividad del inhibidor de la recaptación entre la proteína de recaptación de serotonina de rata (SERT) expresada en células de riñón embrionario humano (HEK-SERT). Presentaron SERT con dosis variables de citalopram (un ISRS) o desipramina (un inhibidor de la proteína de recaptación de norepinefrina, NET). Al examinar las curvas de dosis-respuesta (utilizando un medio normal como control), pudieron cuantificar que el citalopram actuaba sobre SERT como un ISRS y que la desipramina no tenía efecto sobre SERT. En un experimento separado, Horschitz et al. expuestos a HEK-SERT con citalopram a largo plazo. Se dieron cuenta de que la exposición a largo plazo condujo a una regulación a la baja de los sitios de unión. Estos resultados sugieren algún mecanismo para los cambios a largo plazo en la neurona presináptica después de la terapia con medicamentos. Horschitz et al. descubrió que después de eliminar el citalopram del sistema, se recuperaron los niveles normales de expresión del sitio de unión de SERT.
Se ha sugerido que la depresión es el resultado de una disminución de la serotonina que se encuentra en la sinapsis, aunque esta hipótesis ha sido cuestionada desde la década de 1980. Inicialmente fue respaldado por la reducción exitosa de los síntomas depresivos después de la administración de antidepresivos tricíclicos (como la desipramina) y los ISRS. Los antidepresivos tricíclicos inhiben la recaptación de serotonina y norepinefrina al actuar sobre SERT y NET. Los ISRS inhiben selectivamente la recaptación de serotonina al actuar sobre SERT. El resultado neto es una mayor cantidad de serotonina en la sinapsis, lo que aumenta la probabilidad de que la serotonina interactúe con un receptor de serotonina de la neurona postsináptica. Hay mecanismos adicionales por los cuales debe ocurrir la desensibilización del autorreceptor de serotonina, pero el resultado neto es el mismo. Esto aumenta la señalización de serotonina, que según la hipótesis se cree que eleva el estado de ánimo y, por lo tanto, alivia los síntomas depresivos. Esta propuesta para el mecanismo antidepresivo de los inhibidores de la recaptación de serotonina no tiene en cuenta el transcurso del tiempo del efecto terapéutico, que lleva de semanas a meses, mientras que la inhibición del transportador es esencialmente inmediata.
El efecto neto del uso de anfetaminas (AMPH) es un aumento de dopamina, norepinefrina y serotonina en la sinapsis. Se ha demostrado que la AMPH actúa sobre el receptor 1 asociado a aminas traza (TAAR1) para inducir la inhibición del flujo de salida y la recaptación en los transportadores de serotonina, norepinefrina y dopamina. Este efecto requiere que el transportador y TAAR1 estén co-localizados (ocurran juntos) dentro de la misma neurona.
Función neuroprotectora
Los astrocitos parecen utilizar mecanismos de recaptación para una función neuroprotectora. Los astrocitos utilizan el transportador de aminoácidos excitatorios 2 (EAAT2, también conocido como GLT-1) para eliminar el glutamato de la sinapsis. Los ratones knockout para EAAT2 eran más propensos a convulsiones letales y espontáneas y lesiones cerebrales agudas en la corteza. Estos efectos podrían estar relacionados con el aumento de las concentraciones de glutamato en los cerebros de los ratones knockout para EAAT2, analizados post-mortem.
Contenido relacionado
Rosmarino
Condrodáctilo
Gaviota (desambiguación)