Кіріспе
Көлік ақуыздарының тобы
Везикулярлық моноамин тасымалдағышы (VMAT) – пресинаптикалық нейрондардың синаптық қапшықтарының мембраналарына енгізілген көлік ақуызы. Ол моноамин нейротрансмиттерлерін – мысалы, допамин, серотонин, норадреналин, адреналин және гистамин – қапшықтарға тасымалдайды, олар нейротрансмиттерлерді синапстарға, постсинаптикалық нейрондарға химиялық сигналдар ретінде бөліп шығарады. VMAT-тар моноамин импорттау үшін қапшық мембраналарындағы V АТФазалар жасаған протон градиентін пайдаланады. VMAT-ты бағыттайтын фармацевтикалық препараттар көптеген аурулардың емделуіне мүмкіндік береді, соның ішінде гипертония, есірткіге тәуелділік, психикалық аурулар, Паркинсон ауруы және басқа да неврологиялық бұзылыстар. VMAT-ты бағыттайтын көптеген препараттар тежегіштер ретінде әрекет етеді және ақуыздың кинетикасын өзгертеді. Өзгертілген VMAT-тың биологиялық жүйелерге тигізетін әсері туралы зерттеулер әлі де жалғасуда.
Моноаминдар
ВМАТ-тармен тасымалданатын моноаминдерге негізінен норадреналин, адреналин, допамин, серотонин, гистамин және шамалы мөлшердегі аминдер жатады. Сыртқы субстраттарға гуанетидин және MPP+ кіреді.
Ашылу
VMAT зерттеулері 1958 жылы Нильс Аке Хилларп секреторлық көпіршіктерді ашқаннан бастау алды. 1970 жылдары Арвид Карлссон сияқты ғалымдар резерпин (RES) сияқты жаңа емдеу опцияларын зерттеу үшін әртүрлі организмдердегі транспорттық жүйелер мен иондық градиенттердің қалай жұмыс істейтінін түсіну қажеттігін атап өтті. Зерттеушілер нейротрансмиттерлердің көпіршіктерге сіңірілуін тежейтін ингибиторларды тапты, бұл VMAT-тың бар екенін көрсетеді. Одан он жыл өткен соң, молекулалық-генетикалық құралдар ақуызды анықтау әдістерін жақсартты. Ғалымдар осы құралдарды ДНК және аминқышқылдарының тізбектерін талдау үшін пайдаланды және бактериялар мен адамдардағы транспорттаушылардың өте ұқсас екенін анықтады, бұл транспорттаушылардың маңыздылығы мен әмбебаптығын көрсетті. Транспорттаушылар алғаш рет егеуқұйрықтарда VMAT-ты клондау арқылы құрылымдық тұрғыдан анықталды.
Орналасқан жері
Адамдарда ВМАТ-тың екі түрі кездеседі: ВМАТ1 және ВМАТ2. Олар қанның тромбоциттерінде экспрессияланады, ал хромаффинді жасушаларда бірге экспрессияланады.
Құрылымы мен қызметі
VMAT1 және VMAT2 – шамамен 70 кДа молекулалық салмағы бар қышқылдық гликопротеиндер. Екі изоформа да 12 трансмембраналық доменнен (ТМД) тұратын трансмембраналық ақуыздар болып табылады. VMAT-тар барлық типтегі моноаминдер үшін бірдей тасымалдау механизмін пайдаланады. VMAT функциясының қазіргі моделі екі протонның (H+) H+ градиентіне қарсы шығуы, бір моноаминнің енуімен байланысты екенін көрсетеді. RES осы құрылыммен өзара әрекеттесу арқылы VMAT-ты тежейді деп ұсынылған. VMAT гендік тізбегін талдау көрсеткендей, ТМД I, VI, X және XI орталық аймақтарындағы төрт аспартик қышқылы және ТМД II-дегі бір лизин қалдығының гендік тізбектері жоғары сақталған, бұл осы қалдықтар тасымалдаушының құрылымы мен функциясында маңызды рөл атқарады. Атап айтқанда, Lys139 және Asp427 қалдықтары VMAT субстраттарымен және тежеушілерімен жоғары байланысқа түсуді қамтамасыз ететін иондық жұпты құрайды деп саналады.
Кинетика
VMAT-тардың Vmax салыстырмалы түрде төмен, субстратқа байланысты шамамен 5–20/сек жылдамдықпен есептеледі. Көпіршіктердің толуы, жоғары жиілікпен импульс жіберетін нейрондардан моноаминдердің босауын шектеуі мүмкін. VMAT изоформасына қарай спецификалық аминге байланысу қабілеті өзгереді; зерттеулер көрсеткендей, катехоламиндер – допамин, норадреналин және эпинефриннің VMAT2-ге байланысу және сіңірілу қабілеті VMAT1-ге қарағанда үш есе жоғары. Имидазоламин гистаминінің VMAT2-ге байланысу қабілеті VMAT1-ге қарағанда отыз есе жоғары.
VMAT изоформалары арасында ингибиторларға байланысу қабілеті әртүрлі. RES және KET-тің VMAT2-мен қатысатын 5HT тасымалдауына қатысты ингибиторлық қабілеті VMAT1-ге қарағанда жоғары; ал TBZ тек VMAT2-ні ғана тежейді.
ЖЭО-ны байлау орны
Катехоламинмен байланысу туыстылығына сәйкес, RES-тің VMAT2-ге деген туыстылығы VMAT1-ге қарағанда үш есе жоғары. Метокситетрабеназин (MTBZ) RES байланыс орнына байланысуы мүмкін, себебі зерттеулер RES-тің MTBZ байланысын айтарлықтай тежейтінін көрсеткен. Бұл орын N-ұшында орналасқан деп есептеледі, бұл сиырдың VMAT2-сінде жасалған зерттеулерге негізделген. RES тежелімінен айырмашылығы, TBZ тежеліміне тек моноаминдердің өте жоғары концентрациясы ғана әсер етеді; алайда, RES-тің бір реттік инъекциясы TBZ байланысын тежеуі мүмкін. VMAT1 және VMAT2 арасындағы генетикалық айырмашылықтың ең жоғары деңгейі цитозольдік фазадағы N және C-ұштарында, сондай-ақ I және II ТМД арасындағы гликозильді тізбекте байқалады. VMAT2-нің жоғары экспрессиясы жасушаны стимуляциялау кезінде нейротрансмиттердің секрециялануын арттырады. Деректер VMAT2 гендерін жоюдың кішкентай, мөлдір ядролы везикулалардың мөлшеріне әсер етпейтінін көрсетеді. VMAT-тар транскрипциядағы өзгерістер, фосфорилирлену және экзондардың мРНҚ тігілуі сияқты транскрипциядан кейінгі модификациялар, сондай-ақ хромафин гранулаларында бар деп саналатын гетеротримерлік G ақуыздары арқылы жеңілдетілген везикулярлық тасымалдаудың белсенділігін жоғалту арқылы реттелуі мүмкін, және олардың кішкентай, мөлдір ядролы везикулаларды реттейтіні дәлелденген.
Клиникалық маңызы
VMAT2 көптеген клиникалық неврологиялық ауруларға, оның ішінде есірткіге тәуелділікке, көңіл-күй бұзылыстарына, стресске, сондай-ақ Паркинсон және Альцгеймер ауруларына қатысатыны дәлелденді.
Паркинсон ауруы
Зерттеулер ВМАТ2 мРНК Паркинсон ауруы (ПА) салдарынан зақымданған барлық жасушалық топтарда табылатынын көрсетеді; осы нәтижелер ВМАТ2-ні Паркинсон ауруының алдын алуға бағытталған нысана ретінде анықтады. VMAT2-нің болуы нейрондарды ПА-дан дербес түрде қорғамайды, бірақ VMAT2 экспрессиясының төмендеуі ауруға осалдықпен байланысты екені көрсетілген.
Көңіл күйінің бұзылуы
Адамдағы клиникалық депрессияны түсіну үшін генетикалық егеуқұйрықтар моделін пайдаланатын зерттеулер ВМАТ2 генетикалық немесе функционалдық өзгерістерінің депрессиямен байланысты болуы мүмкін екенін көрсетеді. Клиникалық депрессияға қатысы бар стриатумның белгілі бір аймақтарында, оның ішінде nucleus accumbens қабығында (бірақ ядросында емес), вентральды тегментальді аймақта және қара заттың pars compacta бөлігінде ВМАТ2 деңгейінің төмендегені анықталды. VMAT2 протеині деңгейінің төмендеуі VMAT2 мРНК деңгейінің ұқсас өзгерістерімен сүйемелдемеді. Осы нәтижелерге сүйене отырып, ВМАТ2 белсенділігі генетикалық экспрессия деңгейінде өзгермейді, бірақ клиникалық депрессиямен байланысты болуы мүмкін функционалдық деңгейде өзгеруі мүмкін деген болжам жасалды. Дегенмен, ВМАТ ақуыздарын кодтайтын SLC18 геніндегі генетикалық мутацияның тікелей салдарынан туындайтын нақты аурулар әлі анықталған жоқ. Бұл SNP-лерді одан әрі зерттеу қажет, олар SNP мутациясының себебі болуы күдіктелген ауруларға жатқызылуы мүмкін бе, соны анықтау үшін. α-синуклеин – негізінен пресинаптикалық жүйке терминалдарында табылған цитозольдік ақуыз, ол ВМАТ-тың тасымалдануымен реттелуде; α-синуклеинге қатысты мутациялар туыстық Паркинсон ауруымен (ПД) байланысты. Бұл ақуыздың ВМАТ тасымалдауын қаншалықты реттейтінін және Паркинсон ауруы сияқты бұзылыстардың нақты механизмдерін түсінуге, сондай-ақ оларды емдеу жолдарын табуға оларды пайдалануға болатынын анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет. Зерттеулер көрсеткендей, синапстық мембранада допамин, тирозин гидроксилазасы және аминқышқылы ароматты декарбоксилазаның синтезіне жауапты ферменттер физикалық және функционалдық тұрғыдан ВМАТ2-мен байланысты. Бастапқыда бұл заттардың синтезі мен оларды кейіннен везикулаларға жинау екі бөлек процесс деп есептелген.
Жануарлар зерттеулері
VMAT-қа қатысты ағымдағы зерттеулер жануарлар моделінде осы транспортердің мінез-құлық генетикасын зерттеу үшін VMAT2 нокаут тышқандарын пайдаланады. VMAT2 нокауты гомозиготтар ретінде өлімге себеп болатыны белгілі, бірақ гетерозиготты нокауттар өлімге себеп болмайды және көптеген зерттеулерде тұрақты жануарлар моделі ретінде қолданылады. Нокаут және нокдаун тышқандар арқылы зерттеушілер кейбір жағдайларда VMAT гендерінің жоғары немесе төмен экспрессиясының пайдалы екенін анықтады. Тышқандар сондай-ақ есірткі зерттеулерінде, әсіресе кокаин мен метамфетаминнің VMAT-қа тигізетін әсерін зерттеуде қолданылады. Жануарлармен жүргізілген зерттеулер ғалымдарды VMAT функциясын тежейтін немесе күшейтетін дәрілерді әзірлеуге итермеледі. VMAT-ты тежейтін дәрілер тәуелділікке қарсы қолданылуы мүмкін, бірақ одан әрі зерттеулер қажет. VMAT функциясын күшейтудің де терапевтік құндылығы болуы мүмкін.