Кіріспе
Допамин тасымалдаушысы (DAT, сондай-ақ натрийге тәуелді допамин тасымалдаушысы) – адамда SLC6A3 генімен (DAT1 деп те аталады) кодталатын, нейротрансмиттер допаминді синаптық кеңістіктен цитозолға қайта соратын мембраналық ақуыз. Цитозолда басқа тасымалдаушылар допаминді сақтау үшін және кейін босату үшін везикулаларға жинақтайды. DAT арқылы допаминді қайта сіңіру допаминді синапстардан жоюдың басты механизмін қамтамасыз етеді, бірақ префронтальды қабықта басқаша жағдай болуы мүмкін, онда дәлелдер норэпинефрин тасымалдаушының үлкен рөлін көрсетуде. DAT допаминмен байланысты бірнеше ауруларға қатысты, оның ішінде назар жетіспеушілік және гипербелсенділік синдромы, екіполярлық бұзылыс, клиникалық депрессия, тамақтану тәртібінің бұзылыстары және заттарды қолдану бұзылыстары. DAT ақуызын кодтайтын ген 5-хромосомада орналасқан, 15 кодтаушы экзоннан тұрады және шамамен 64 кбп ұзын. DAT және допаминмен байланысты аурулар арасындағы байланысқа дәлел SLC6A3 геніндегі өзгермелі сандық тандемдік қайталану деп аталатын генетикалық полиморфизмнің бір түрінен алынған, ол өндірілетін ақуыз мөлшеріне әсер етеді.
The dopamine transporter (DAT, also sodium dependent dopamine transporter) is a membrane spanning protein coded for in the human by the SLC6A3 gene (also known as DAT1), that pumps the neurotransmitter dopamine out of the synaptic cleft back into cytosol. In the cytosol, other transporters sequester the dopamine into vesicles for storage and later release. Dopamine reuptake via DAT provides the primary mechanism through which dopamine is cleared from synapses, although there may be an exception in the prefrontal cortex, where evidence points to a possibly larger role of the norepinephrine transporter. DAT is implicated in a number of dopamine related disorders, including attention deficit hyperactivity disorder, bipolar disorder, clinical depression, eating disorders, and substance use disorders. The gene that encodes the DAT protein is located on chromosome 5, consists of 15 coding exons, and is roughly 64 kbp long. Evidence for the associations between DAT and dopamine related disorders has come from a type of genetic polymorphism, known as a variable number tandem repeat, in the SLC6A3 gene, which influences the amount of protein expressed.
Функция
DAT – бұл допаминді синаптық кеңістіктен алып, оны айналасындағы жасушаларға жеткізіп, нейротрансмиттердің сигналын тоқтататын интегралды мембраналық ақуыз. Допамин танымның, соның ішінде сыйақы сезімінің көптеген қырларын қамтамасыз етеді, ал DAT осы сигналды реттеуге көмектеседі.
Механизм
DAT – допаминді жасуша мембранасы арқылы тасымалдайтын симпортер, бұл қозғалысты жасушаға жоғары концентрациядан төмен концентрацияға қарай қозғалған натрий иондарының энергетикалық жағынан қолайлы қозғалысына байланысты жүзеге асырады. DAT функциясы допамин субстратымен екі Na+ ионы мен бір Cl- ионының тізбектеп байланысуын және бірге тасымалдануын қажет етеді. DAT арқылы допаминді қайта қабылдаудың қозғаушы күші – плазмалық мембранадағы Na+/K+ АТФаза тудырған иондық концентрация градиенті. Моноамин тасымалдағыштарының жұмысы үшін ең қабылданған модельде, дофамин байланысуы үшін натрий иондары тасымалдағыштың жасушадан тыс доменіне байланысуы керек. Допамин байланысқаннан кейін белок конформациялық өзгеріске ұшырайды, бұл натрий мен допаминнің мембрананың жасуша ішіндегі жағында байланысын бұзады. Электрофизиология және радиоактивті допамин қолданылған зерттеулер дофамин тасымалдағышының басқа моноамин тасымалдағыштарына ұқсас екенін растады, себебі бір нейротрансмиттер молекуласы бір немесе екі натрий ионымен мембрана арқылы тасымалдануы мүмкін. Хлор иондары оң зарядтың жиналуын болдырмау үшін де қажет. Бұл зерттеулер сондай-ақ тасымалдау жылдамдығы мен бағыты натрий градиентіне толығымен тәуелді екенін көрсетті. Мембраналық потенциал мен натрий градиентінің тығыз байланысының арқасында, мембраналық полярлықтың белсенділікке байланысты өзгеруі тасымалдау жылдамдықтарына күрт әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар, нейронның деполяризацияланған кезде транспортер допаминнің босауына да үлес қосуы мүмкін. DAT–Cav жұпталуының нәтижесінде, транспортер арқылы деполяризациялық тоқтар тудыратын DAT субстраттары транспортермен жұптасқан кальций арналарын аша алады, нәтижесінде допамин нейрондарында кальций ағыны пайда болады. Бұл белокты одан әрі сипаттау үшін протеазалар (ақуыздарды кішірек фрагменттерге ыдырататын ферменттер) және гликозилирлеу (тек жасушадан тыс циклдерде жүретін процесс) қолданылды, бұл мембрана топологиясының бастапқы болжамдарын негізінен растады. Drosophila melanogaster дофамин тасымалдағышының (dDAT) нақты құрылымы 2013 жылы рентгендік кристаллография арқылы анықталды.
Орналасуы мен таралуы
ДАТ-тың аймақтық таралуы мидың дофаминергиялық тізбектері бар аймақтарында, соның ішінде нигростриаталды, мезолимбикалық және мезокортикальды жолдарда анықталды. Бұл жолдарды құрайтын ядролардың өзгеше экспрессия үлгілері бар. Ересек тышқанның гендік экспрессия үлгілері қара заттың компактты бөлігінде жоғары экспрессияны көрсетеді. Мезокортикальды жолдағы ДАТ радиоактивті антиденелермен белгіленгенде, қара заттың компактты бөлігі мен жастық тісше аймағындағы нейрондардың дендриттерінде және жасуша денелерінде шоғырланғандығы анықталды. Бұл үлгі синапста допамин деңгейін реттейтін белок үшін логикалық. Мезолимбикалық жолдың стриатумы мен аккумбенс ядросындағы бояу тығыз және гетерогенді болды. Стриатумда ДАТ аксондық терминалдардың плазмалық мембранасында орналасқан. Қос иммуноцитохимиялық зерттеулер ДАТ-тың нигростриаталды терминалдардың тағы екі маркерімен – тирозин гидроксилазасы және D2 допамин рецепторларымен бірге орналасуын көрсетті. Соңғысы допамин шығаратын жасушалардағы авторецептор екені осылайша дәлелденді. TAAR1 – ДАТ-пен бірге колокальданған пресинаптикалық ішкі жасушалық рецептор, ол белсендірілген кезде D2 авторецепторының кері әсерін көрсетеді; яғни, ол допамин тасымалдағыштарын ішке қабылдайды және PKA және PKC сигнализациясы арқылы кері тасымалдағыш функциясы арқылы шығарылымды тудырады. Күтпегендей, ДАТ ешбір синапстық белсенді аймақта анықталмады. Бұл нәтижелер стриатальді допаминнің қайта сіңуі допамин синапстық жарықтан тарағаннан кейін синапстық маманданудан тыс жүруі мүмкін екенін ұсынады. Қара затта ДАТ аксондар мен дендриттік (яғни, пре- және постсинаптық) плазмалық мембраналарға орналасқан. Парс компактта нейрондардың перикариясында ДАТ негізінен кедір-қондыр және тегіс эндоплазмалық торға, Гольги аппаратына және көпвезикулалы денелерге орналастырылып, синтез, модификация, тасымалдау және деградацияның ықтимал орындарын анықтады.
Генетика және реттеу
DAT1 деп аталатын DAT гені 5p15 хромосомасында орналасқан. Бұл геннің 3’ ұшында (rs28363170) және 8-ші интронда өзгермелі санды тандемді қайталау (VNTR) бар. VNTR-дың айырмашылықтары транспортердің базалық экспрессия деңгейіне әсер ететіні дәлелденді; осыған байланысты зерттеушілер допаминмен байланысты аурулармен байланыстарды іздестірді. Көптеген допаминге байланысты гендерді реттейтін ядролық рецептор Nurr1 осы геннің промотор аймағына байланып, экспрессияны тудырады. Бұл промотор Sp1 транскрипциялық факторының да нысанасы болуы мүмкін. Транскрипциялық факторлар DAT экспрессияланатын жасушаларды бақыласа, осы ақуыздың функционалдық реттелуін негізінен киназалар жүзеге асырады. MAPK, CAMKII, PKA допаминнің транспортер арқылы жылжу жылдамдығын өзгерте алады немесе DAT-тің ішке қабылдануын (интернализациясын) тудырады. Бір мезгілде орналасқан TAAR1 дофамин транспортерінің маңызды регуляторы болып табылады, ол белсендірілген кезде протеинкиназа А (PKA) және протеинкиназа С (PKC) сигнализациясы арқылы DAT-ті фосфорилирлейді. Кез келген протеинкиназаның фосфорилирлеуі DAT-тің ішке қабылдануына (конкурентті емес қайта сіңірудің тежелуіне) әкелуі мүмкін, бірақ PKC-мен шартталған фосфорилирлеу кері транспортерлік функцияны (допаминнің шығуы) ғана тудырады. Допаминдік ауторецепторлар да TAAR1 белсенділігінің әсеріне тікелей қарсы тұру арқылы DAT-ті реттейді. Ал адамның серотонин транспортері (hSERT) және адамның норэпинефрин транспортері (hNET) цинк байланысу орындарын қамтымайды.
Биологиялық рөлі және бұзылулары
DAT-тың синапстан дофаминді алып тастау жылдамдығы жасушадағы дофамин мөлшеріне зор әсер етеді. Бұл туралы дофамин тасымалдаушылары жоқ тышқандардың ауыр когнитивтік кемістіктері, қозғалыс аномалиялары және жоғары белсенділігі куәлік береді. Бұл сипаттамалар АДҚС симптомдарымен керемет ұқсастықтарды көрсетеді. Функционалдық VNTR айырмашылықтары екіполярлы бұзылу және АДҚС үшін тәуекел факторлары ретінде анықталды. Алкоголизмнен күштірек абстиненттік синдромдармен байланысты деректер де пайда болды, бірақ бұл мәселе даулы. DAT генінің қалыпты деңгейде протеин өндіретін аллелі темекі шегуден бас тарту және темекіні тастаудың оңай болуымен байланысты. Сонымен қатар, 10 аллельді VNTR қайталануын алып жүретін еркек жасөспірімдер, әсіресе жоғары тәуекелді отбасыларда (анасының эмоционалдық қолдау көрсетпеуі және аналық махаббаттың жоқтығымен ерекшеленетіндер) антиәлеуметтік достарға айқын бейімділік көрсетеді. DAT белсенділігінің артуы бірнеше түрлі аурулармен, соның ішінде клиникалық депрессиямен байланысты. DAT-тың мутациялары дофамин тасымалдаушысының жетіспеушілігі синдромын тудырады, бұл аутосомалық рецессивті қозғалыс бұзылысы болып, прогрессивті түрде нашарлайтын дистониямен және паркинсонизммен сипатталады.