VMAT1

Vezikulski monoaminski transporter 1 (VMAT1), znan i kao also hromafinski granulasti aminski transporter (CGAT) ili član 1 porodice rastvornih nosača (SLC18A1) je protein koji je kod ljudi kodiran genom SLC18A1. VMAT1 je integralni membranski protein, koji je ugrađen u sinapsne vezikule i služi za prijenos monoamina, kao što su norepinefrin, epinefrin, dopamin i serotonin, između citosola i sinapsnih vezikula.^[5] SLC18A1 je izoforma vezikulskog monoaminskog transportera.

VMAT1
Identifikatori
Aliasi	SLC18A1
Vanjski ID-jevi	OMIM: 193002 MGI: 106684 HomoloGene: 20664 GeneCards: SLC18A1
Lokacija gena (čovjek) Hrom. Hromosom 8 (čovjek)[1] Bend 8p21.3 Početak 20,144,855 bp[1] Kraj 20,183,206 bp[1]
Lokacija gena (miš) Hrom. Hromosom 8 (miš)[2] Bend 8 B3.3|8 33.88 cM Početak 69,490,363 bp[2] Kraj 69,541,887 bp[2]
Ontologija gena Molekularna funkcija • monoamine transmembrane transporter activity • GO:0015238 xenobiotic transmembrane transporter activity • serotonin:sodium symporter activity Ćelijska komponenta • integral component of membrane • clathrin-sculpted monoamine transport vesicle membrane • endoplasmic reticulum membrane • membrana • Endoplazmatski retikulum • cytoplasmic vesicle membrane • GO:0016023 citoplazmatska vezikula • integral component of plasma membrane • međućelijske veze • synaptic vesicle membrane • sinapsa • terminal bouton Biološki proces • xenobiotic transmembrane transport • monoamine transport • neurotransmitter transport • aminergic neurotransmitter loading into synaptic vesicle • serotonin transport • transmembrane transport • serotonin uptake • xenobiotic transport Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
Vrste	Čovjek	Miš
Entrez	6570	110877
Ensembl	ENSG00000036565	ENSMUSG00000036330
UniProt	P54219	Q8R090
RefSeq (mRNK)	NM_001135691 NM_001142324 NM_001142325 NM_003053	NM_153054
RefSeq (bjelančevina)	NP_001129163 NP_001135796 NP_001135797 NP_003044	NP_694694
Lokacija (UCSC)	Chr 8: 20.14 – 20.18 Mb	Chr 8: 69.49 – 69.54 Mb
PubMed pretraga	[3]	[4]
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjek Pogledaj/uredi – miš

Aminokiselinska sekvenca

Dužina polipeptidnog lanca je 525 aminokiselina, а molekulska težina 56.257 Da.^[6]

10		20		30		40		50
MLRTILDAPQ		RLLKEGRASR		QLVLVVVFVA		LLLDNMLFTV		VVPIVPTFLY
DMEFKEVNSS		LHLGHAGSSP		HALASPAFST		IFSFFNNNTV		AVEESVPSGI
AWMNDTASTI		PPPATEAISA		HKNNCLQGTG		FLEEEITRVG		VLFASKAVMQ
LLVNPFVGPL		TNRIGYHIPM		FAGFVIMFLS		TVMFAFSGTY		TLLFVARTLQ
GIGSSFSSVA		GLGMLASVYT		DDHERGRAMG		TALGGLALGL		LVGAPFGSVM
YEFVGKSAPF		LILAFLALLD		GALQLCILQP		SKVSPESAKG		TPLFMLLKDP
YILVAAGSIC		FANMGVAILE		PTLPIWMMQT		MCSPKWQLGL		AFLPASVSYL
IGTNLFGVLA		NKMGRWLCSL		IGMLVVGTSL		LCVPLAHNIF		GLIGPNAGLG
LAIGMVDSSM		MPIMGHLVDL		RHTSVYGSVY		AIADVAFCMG		FAIGPSTGGA
IVKAIGFPWL		MVITGVINIV		YAPLCYYLRS		PPAKEEKLAI		LSQDCPMETR
MYATQKPTKE		FPLGEDSDEE		PDHEE

C: Cistein
D: Aspartat
E: Glutamat
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin

W: Triptofan

Y: Tirozin

Struktura

U svim vrstama sisara otkriveno je da su VMAT strukturno dobro konzervirani; VMAT1 imaju ukupni identitet sekvence veći od 80%. Međutim, postoji samo 60% identiteta sekvence između ljudskog VMAT1 i VMAT2.^[5]

VMAT1 je kiseli glikoprotein prividne težine 40 kDa.^[7] Iako kristalografska struktura još nije u potpunosti riješena, poznato je da VMAT1 ima ili dvanaest transmembranskih domena (TMD), na osnovu Kyte-Doolittleove ljestvice hidrofobnosti ili deset TMD-a, na osnovu poravnavanja MAXHOM. Poravnavanje MAXHOM-a određeno je pomoću programa "Sistemi neuronskih mreža napajanja ipo profilu iz Heidelberga" (PHD).^[5] Glavna razlika između ova dva modela proizlazi iz postavljanja TMD-a II i IV u lumenu vezikula ili u citoplazmi.

Lokalizacija

Tipovi ćelija

VMAT se nalaze u različitim tipovima ćelija u cijelom tijelu, međutim, VMAT1 se nalazi isključivo u neuroendokrinim ćelijama, za razliku od VMAT2, koji se takođe nalazi u perifernom (PNS) i centralnom nervnom sistemu (CNS). Konkretno, VMAT1 se nalazi u hromafinskim ćelijama, enterohromafinskim ćelijama s i malim intenzivno fluorescentnim ćelijama (SIF).^[8] Hromafinske ćelije odgovorne su za oslobađanje kateholamina (norepinefrina i epinefrina) u krvotok. Enterokromafinske ćelije odgovorne su za skladištenje serotonina u gastrointestinalnom traktu. SIF-ovi su interneuroni, povezani sa simpatičkim nervnim sistemom, kojima upravlja dopamin.

Vezikule

VMAT1 se nalazi i u velikim vezikulama sa gustim jezgrom (LDCV), kao iu malim sinapsnim vezikula ma (SSV). Ovo je otkriveno proučavanjem ćelija srži nadbubrežne žlijezne pacova (ćelije PC12).^[9] LDCV su veličine 70-200 nm i postoje u čitavom neuronu (soma, dendriti itd.). SSV su mnogo manji (obično oko 40 nm) i obično postoje kao nakupine u presinapsnoj pukotini.

Funkcija

Aktivni transport monoamina

Pokretačka snaga

Primjer sekundarno aktivnog transporta

Aktivni transport monoamina iz citosola u skladišne vezikule djeluje protiv velikog (> 10⁵) gradijenta koncentracije. Sekundarni aktivni transport je tip aktivnog transporta koji se koristi, što znači da je VMAT1 antiporter. Ovaj transport je olakšan putem protonskog gradijenta generiranog proteinskim protonom ATPaza. Unutrašnji transport monoamina povezan je sa isicanjem dva protona po monoaminu.^[10] Smatra se da prvi proton uzrokuje promjenu konformacije VMAT1, koja potiskuje amin visokog afiniteta mjesta vezanja, na koji se monoamin veže. Drugi proton tada uzrokuje drugu promjenu konformacije koja uvlači monoamin u vezikulu i uveliko smanjuje afinitet mjesta vezanja za amine. Niz testova sugerira da His 419, smješten između TMD X i XI, ima ključnu ulogu u prvoj od ovih konformacijskih promjena, te da Asp 431, smještena na TMD XI , radi isto tokom druge promjene.^[7]

Inhibicija

Poznato je da postoji nekoliko inhibitora ponovnog preuzimanja VMAT-ova, uključujući rezerpin (RES), tetrabenazin (TBZ), dihidrotetrabenazin (DTBZOH) i ketanserin (KET). Smatra se da RES pokazuje kompetitivnu inhibiciju, vežući se za isto mjesto kao i monoaminski supstrat, jer su studije pokazale da se može zamijeniti uvođenjem norepinefrina. Smatra se da TBZ, DTBZOH i KET pokazuju nekonkurentnu inhibiciju, umjesto da se vežu za alosterina mjesta i smanjuju aktivnost VMAT-a, umjesto da jednostavno blokiraju njegovo mjesto vezivanja za supstrat.^[7] Utvrđeno je da su ovi inhibitori manje učinkoviti u inhibiranju VMAT1 od VMAT2, a inhibitorni učinci tetrabenazina na VMAT1 su zanemarivi.^[8]

Klinički značaj

Rak gušterače

Ekspresija VMAT1 u zdravim endokrinim ćelijama poređena je s ekspresijom VMAT1 u dojenčadi sa hiperinsulinemijskom hipoglikemijom i odraslih s endokrinim tumorima gušterače.^[11] Pomoću imunohistohemijske analize (IHC) i hibridizacije in situ, otkriveno je da su VMAT1 i VMAT2 locirani u međusobno isključujućim tipovima ćelija, te da je u insulinaka aktivnost VMAT2 nestala, što ukazuje da ako je prisutna samo aktivnost VMAT1 u endokrinom sistemu, vjerovatno je prisutan ovaj tip raka.

Probavni sistem

VMAT1 takođe ima efekte na modulaciju obrade gastrina u G-ćelijama. Ove crijevne endokrine ćelije obrađuju prekursor amina, a VMAT1 ih uvlači u vezikule radi skladištenja. Aktivnost VMAT1 u tim ćelijama ima naizgled inhibitorni učinak na preradu gastrina. U osnovi, to znači da se određeni spojevi u crijevima mogu unijeti u ove G-ćelije i pojačati ili inhibirati funkciju VMAT1, što će uticati na preradu gastrina (konverzija iz G34 u G17).^[12]

Osim toga, poznato je da VMAT1 igra ulogu u preuzimanju i lučenju serotonina u crijevima. Ćelije enterokromafina u crijevima će lučiti serotonin kao odgovor na aktivaciju određenih mehanosenzora.^[13] Regulacija serotonina u crijevima je kritično važna jer modulira apetit i kontrolira kontrakciju crijeva.

Zaštita od hipotermije

Pokazalo se da prisutnost VMAT1 u ćelijama štiti od štetnih učinaka hlađenja i zagrijavanja povezanih s hipotermijom.^[14] Eksperimenti su izvedeni na ćelijama aortnog i bubrežnog tkiva. Pronađeni su dokazi da je akumulacija serotonina pomoću VMAT1 i TPH1 omogućila kasnije oslobađanje serotonina pri izlaganju niskim temperaturama. Ovo omogućava sintezu cistationina beta (CBS), posredovanu proizvodnju H₂S. Zaštita od oštećenja uzrokovanih hipotermijom posljedica je smanjenja stvaranja reaktivnih vrsta kisika (ROS), koje mogu izazvati apoptozu, zbog prisutnosti H₂S.^[15]

Mentalni poremećaji

VMAT1 (SLC18A1) nalazi se kraj lokusa, za opći bipolarni poremećaj (BPD)/shizofrenija koji se nalazi na hromozomu 8, sekvenca p21.^[16][17] Smatra se da poremećaj u transportu monoaminskih neurotransmitera uslijed varijacije gena VMAT1 može biti relevantan za etiologiju ovih mentalnih poremećaja. Jedna studija je ispitivala populaciju evropskog porijekla, posmatrajući genotipove osoba sa bipolarnim poremećajem i kontrolne grupe. Studija je potvrdila ekspresiju VMAT1 u mozgu na nivou proteina i iRNK i otkrila značajnu razliku između dvije grupe, sugerišući da, barem za ljude evropskog porijekla, varijacije u genu VMAT1 mogu predisponirati osjetljivost.^[16] Druga studija ispitivala je populaciju japanskih osoba, jedna grupa je bila zdrava, a druga shizofrena. Ova studija je rezultirala uglavnom neuvjerljivim nalazima, ali sa nekim pokazateljima da bi varijacije gena VMAT1 kod japanskih žena dale sklonost ka shizofreniji.^[18] Iako ove studije pružaju obećavajući uvid u uzroke nekih od najčešćih mentalnih poremećaja, jasno je da će biti potrebno dodatno istraživanje kako bi se steklo potpuno razumijevanje.