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¿Sitio de unión de dimetiltriptamina en el receptor opioide de tipo Sigma 1?

¿Sitio de unión de dimetiltriptamina en el receptor opioide de tipo Sigma 1?


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Hice esta pregunta Interacción del receptor opioide de tipo Dimetiltriptamina y Sigma 1, pero parece que no me expresé bien. Estaba buscando el lugar en el receptor opioide tipo Sigma 1 donde se une la dimetiltriptamina en lugar de la ubicación del receptor opioide tipo Sigma 1.


No hay una respuesta definitiva a esta pregunta ya que no se ha determinado la estructura 3D del receptor. En este papel;

Laurini y col. (2012) Otro ladrillo en la pared. Validación del modelo 3D del receptor σ1 mediante diseño asistido por computadora, síntesis y actividad de nuevos ligandos σ1. Farmacia molecular 9: 3107-3126

los autores informan del análisis de su modelo molecular del receptor. Ellos diseñan 33 nuevos ligandos para el sitio de unión putativo con afinidades de unión en cinco órdenes de magnitud y luego continúan para demostrar que las afinidades determinadas experimentalmente están muy de acuerdo con sus en silico estudios. El documento proporciona mucha información sobre el sitio de encuadernación propuesto. El documento también describe el uso de en silico mutagénesis de exploración de alanina para evaluar la importancia relativa de los residuos propuestos para formar el sitio de unión: estos son D126, I128, T151, V152, E172, Y173 y L182. De estos, D126 e Y173 parecen ser críticos.

Debo enfatizar que este trabajo no investiga directamente la unión de dimetiltriptamina, y los ligandos que se utilizan no se basan en una estructura de anillo indol. El modelo molecular utilizado por los autores se publicó por primera vez en un artículo anterior.

Laurini y col. (2011) Modelo de homología y cribado virtual basado en acoplamiento para ligandos de sigma (1) Receptor ACS Medicinal Chemistry Letters 2: 834-839

Traté de averiguar si ese documento analiza la dimetiltriptamina, pero desafortunadamente parece haber un vínculo roto en la fuente. Aquí está el resumen de ese artículo:

Este estudio presenta por primera vez el modelo 3D de la proteína receptora sigma (1) obtenido a partir de técnicas de modelado de homología, muestra la aplicabilidad de esta estructura al cribado virtual basado en docking, define una estrategia computacional para optimizar los resultados en base a una combinación de acoplamiento 3D basado en farmacóforos y puntuación de unión de energía libre de MM / PBSA, y proporciona evidencia de que estos modelos y recetas in silico son herramientas poderosas en las que se puede basar el cribado virtual de nuevos ligandos sigma (1). En particular, la validación de la aplicabilidad del cribado virtual basado en el acoplamiento a los modelos de homología es de suma importancia, ya que hasta la fecha no se dispone de una estructura cristalina para el receptor sigma (1), y esta información faltante todavía constituye un obstáculo importante para un análisis racional. diseño de ligando para esta importante proteína diana.


Genes similares o similares al receptor Sigma-1

Proteína de membrana que en humanos está codificada por el gen DERL1. Se encuentra en la membrana del retículo endoplásmico y participa en la retrotranslocación de proteínas específicas mal plegadas y en el estrés del RE. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen ARTS-1. Activo en el retículo endoplásmico, que participa en el procesamiento y transporte de proteínas. Wikipedia

Proteína de unión al calcio involucrada en la señalización del calcio. Codificado por el gen CALB2. Wikipedia

Enzima que en humanos está codificada por el gen ATP2A1. Este gen codifica una de las SERCA Ca2 + -ATPasas, que son bombas intracelulares ubicadas en la retícula sarcoplásmica o endoplásmica de las células musculares. Wikipedia

Proteína codificada por el gen RSAD2. Proteína multifuncional en procesos virales que es un gen estimulado por interferón. Wikipedia

Proteína chaperona que en humanos está codificada por el gen LRPAP1. Involucrado en el tráfico de ciertos miembros de la familia de receptores de LDL, incluidos LRP1 y LRP2. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen SERP1. Wikipedia

Enzima que en humanos está codificada por el gen ATP2A3. Este gen codifica una de las SERCA Ca2 + -ATPasas, que son bombas intracelulares ubicadas en la retícula sarcoplásmica o endoplásmica de las células. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen ERLEC1. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen ERGIC3. Se ha informado que está regulado por micro ARN y puede ser importante en un cáncer. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen HRC. Proteína del retículo sarcoplásmico luminal de 165 kD identificada por su capacidad para unirse a lipoproteínas de baja densidad con alta afinidad Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen HERPUD1. La acumulación de proteínas desplegadas en el retículo endoplásmico (RE) desencadena la respuesta al estrés del RE. Wikipedia

Canal de iones selectivo de calcio que en humanos está codificado por el gen ORAI1. Papel importante en la activación de linfocitos T. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen GPSM1. Las proteínas G propagan señales intracelulares iniciadas por receptores acoplados a proteínas G. Wikipedia

Proteína esencial para la inmunidad innata antiviral. Ubicado en la membrana externa de las mitocondrias, peroxisomas y retículo endoplásmico. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen REEP5. Proteína codificada en humanos por el gen REEP5. Wikipedia

Gen humano asociado con la liberación de iones calcio del retículo sarcoplásmico que desencadena la contracción muscular a través de la liberación de calcio inducida por calcio. Familia multiproteína, que surge de un procesamiento diferente del gen TRDN en el cromosoma 6. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen CKAP4. Abundante proteína transmembrana de tipo II que reside predominantemente en el retículo endoplásmico (RE) de células eucariotas y codificada en vertebrados superiores por el gen CKAP4. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen FOLR1. Miembro de la familia de receptores de folato. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen SORT1 en el cromosoma 1. Glicoproteína de membrana de tipo I en la proteína vacuolar que clasifica 10 familias de proteínas de receptores de clasificación. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen ASGR1. Este gen codifica una subunidad del receptor de asialoglicoproteína. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen UNC5C. Este producto génico pertenece a la familia UNC-5 de receptores de netrina. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen WFS1. Se encuentra principalmente en el retículo endoplásmico y se expresa de manera ubicua con niveles más altos en las líneas de células beta del cerebro, páncreas, corazón y insulinoma. Wikipedia

Proteína que en humanos está codificada por el gen LMAN1. Proteína de membrana integral de tipo I localizada en la región intermedia (ERGIC) entre el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi, presumiblemente reciclado entre los dos compartimentos. Wikipedia

Enzima del retículo endoplásmico que cataliza el paso limitante de la velocidad en la formación de ácidos grasos monoinsaturados (MUFA), específicamente oleato y palmitoleato de estearoil-CoA y palmitoil-CoA. El oleato y el palmitoleato son componentes principales de los fosfolípidos de membrana, los ésteres de colesterol y el alquil-diacilglicerol. Wikipedia

Enzima que en humanos está codificada por el gen VCP. Enzima ATPasa presente en todos los eucariotas y arquebacterias. Wikipedia


Abstracto

Los medicamentos antitusivos actuales tienen una eficacia limitada y, a menudo, contienen dextrometorfano (DEX), un agente similar a los opiáceos. El mecanismo por el cual DEX inhibe la tos está mal definido. DEX muestra afinidad en los receptores NMDA y sigma, lo que sugiere que la actividad antitusiva puede implicar actividad central o periférica en cualquiera de estos receptores. Este estudio examinó y comparó la actividad antitusiva de DEX y varios agonistas del receptor sigma putativos en el modelo de tos con ácido cítrico de cobaya.

Administración intraperitoneal (ip) de DEX (30 mg kg -1) y los agonistas sigma-1 SKF-10,047 (1-5 mg kg -1), Pre-084 (5 mg kg -1) y carbetapentano (1-5 mg kg -1) inhibió la tos inducida por ácido cítrico en cobayas. La administración intraperitoneal de un antagonista sigma-1, BD 1047 (1-5 mg kg -1), revirtió la inhibición de la tos provocada por SKF-10.047. Además, dos agonistas sigma estructuralmente diferentes SKF-10,047 (1 mg ml -1) y Pre-084 (1 mg ml -1) inhibieron la tos cuando se administraron en aerosol.

El BD 1047 en aerosol (1 mg ml -1, 30 min) previno la acción antitusiva de SKF-10.047 (5 mg kg -1) o DEX (30 mg kg -1) administrada por vía i.p. administración y, así mismo, i.p. La administración de BD 1047 (5 mg kg -1) previno la acción antitusiva de SKF-10.047 administrada por aerosol (1 mg ml -1).

Por lo tanto, estos resultados apoyan el argumento de que los efectos antitusivos de DEX pueden estar mediados vía receptores sigma, ya que tanto la administración sistémica como en aerosol de agonistas del receptor sigma-1 inhiben la tos inducida por ácido cítrico en cobayas. Aunque es posible una exposición sistémica significativa con la administración de aerosol, las dosis muy bajas administradas (estimadas & lt0,3 mg kg -1) sugieren que puede haber un componente periférico en el efecto antitusivo.

Revista británica de farmacología (2004) 141, 233–240. doi: 10.1038 / sj.bjp.0705605

Abreviaturas:


Introducción

A pesar de su presencia en la farmacopea humana durante milenios, todavía tenemos que resolver los mecanismos bioquímicos por los cuales los alucinógenos (psicodélicos) alteran tan dramáticamente la percepción y la conciencia. Es la única clase de compuestos que lo hace de manera eficiente y específica. De hecho, no comprendemos completamente la bioquímica de la percepción en sí misma o cómo vivimos una vida interna tan vívida y compleja en ausencia de estimulación externa. No entendemos los mecanismos bioquímicos básicos de algunas de nuestras experiencias más comunes, como los muchos aspectos humanos de la creatividad, la imaginación o los estados de sueño. Esto también es cierto para estados extraordinarios de conciencia como & # x0201Cvisions & # x0201D o alucinaciones espontáneas o fenómenos como experiencias cercanas a la muerte (ECM). Y es preocupante que no hayamos vuelto suficientemente el método científico sobre estos últimos temas a pesar del profundo papel que han jugado en la evolución de nuestra ciencia, filosofía, psicología y cultura.

Las experiencias derivadas de la administración de alucinógenos a menudo se comparan con estados de sueño. Sin embargo, la experiencia de la administración de sustancias alucinógenas es mucho más intensa, robusta y abrumadora que la sutileza de los meros sueños. En comparación, los procesos bioquímicos naturales para nuestras experiencias & # x0201Calucinatorias & # x0201D relacionadas están obviamente mucho más reguladas, y ocurren como una función orquestada e inherente del cerebro & # x0201Cnormal & # x0201D. No obstante, es concebible que lograr una explicación para estos fenómenos humanos naturales relacionados pueda residir en resolver los mecanismos bioquímicos implicados en la farmacología más dramática de los alucinógenos, reconociendo que las complejidades e intensidad de la experiencia & # x0201Cadministrada & # x0201D son, esencialmente, un problema. sobredosis en relación con los controles reguladores naturales correspondientes. Dado su estatus como & # x0201Cpsicodélicos & # x0201D (sustancias que manifiestan la mente), un mayor estudio de los alucinógenos, particularmente con enfoques avanzados de imágenes cerebrales y biología molecular, puede proporcionar una mejor comprensión de la bioquímica & # x0201Ccomún & # x0201D que crea la mente.

Quizás la ciencia detrás del descubrimiento de los opioides endógenos nos ofrezca un corolario. Llegamos a comprender mejor la experiencia humana común del dolor mediante el examen de la farmacología de los opiáceos administrados y el posterior descubrimiento de ligandos, receptores y vías opioides endógenos que son predominantemente responsables y regulan la experiencia y percepción del dolor. Este también puede ser el caso de la comprensión de la percepción y la conciencia. Con el descubrimiento del alucinógeno endógeno N, N-dimetiltriptamina (DMT, 1, Figura 1), quizás, al igual que con los opioides endógenos, tenemos una oportunidad similar para comprender la percepción y la conciencia. Investigaciones recientes han estimulado un interés renovado en seguir estudiando este compuesto como una sustancia neurorreguladora y, por tanto, un posible objetivo neurofarmacológico. Tomando los resultados de estos y más estudios clásicos de la bioquímica y farmacología de DMT en conjunto, este informe examina algunos de los datos pasados ​​y actuales en el campo y propone varias direcciones y experimentos nuevos para determinar el papel de la DMT endógena.

Figura 1. Estructura de N, N-dimetiltriptamina (DMT, 1).


Métodos

Preparación de mitocondrias de hígado y cerebro de rata purificadas

Las mitocondrias de cerebro de rata se aislaron mediante centrifugación diferencial y se purificaron en un gradiente de Percoll según Sims (1990). Se decapitaron ratas Wistar macho que pesaban aproximadamente 250 a 300 g. Se extrajeron los cerebros, se cortaron en rodajas y se lavaron en un tampón que contenía (m M): sacarosa 320, 2-amino-2-hidroximetil-propan-1,3-diol (Tris) 10 y ácido etilendiaminotetracético (EDTA) 1, pH 7,4 a 4ºC y # x000b0C. A continuación, los cerebros se homogeneizaron en 10 & # x02009ml por g de tejido del mismo tampón y se centrifugaron 3 & # x02009min a 1330 & # x000d7.gramo (Sorvall & # x000ae RC 28 S). Los sobrenadantes (S1) se mantuvieron en hielo y los gránulos se suspendieron en 5 & # x02009ml por gramo de tejido del mismo tampón y centrifugado a 1330 & # x000d7gramo durante 3 & # x02009min. Los sedimentos se descartaron, los sobrenadantes S2 agrupado en S1 y centrifugado a 21 & # x02009200 & # x000d7gramo durante 10 & # x02009min. Los sobrenadantes resultantes (S3) se mantuvieron en hielo. Los gránulos finales se suspendieron en 15 & # x00025 (v & # x02009v & # x022121) percoll (10 & # x02009ml & # x02009g & # x022121 de tejido originalmente homogeneizado) y se colocaron en capas en un gradiente de densidad discontinuo de 3,5 & # x02009ml cada uno de 23 y 40 & # x00025 percoll. Los tubos se centrifugaron a 30 & # x02009700 & # x000d7gramo durante 5 & # x02009min. Los anillos mitocondriales purificados se recuperaron en la interfaz de las fracciones 23 & # x02009 & # x02013 & # x0200940 & # x00025 usando una pipeta Pasteur y se enjuagaron en el tampón de aislamiento. Las fracciones microsomales se obtuvieron centrifugando los sobrenadantes S3 en 100 & # x02009000 & # x000d7gramo durante 60 & # x02009min. El contenido de proteínas se determinó mediante el método de Lowry. et al. (1951).

Se obtuvieron mitocondrias de hígado de rata purificadas como se describió previamente (Morin et al., 1998). Brevemente, los hígados se extirparon rápidamente y se colocaron en un medio que contenía (m M): sacarosa 250, Tris 50 y ácido etilenglicol-bis (b-aminoetil éter) tetraacético (EGTA) 5, pH 7,8 a 4 ° C. Se trituraron y homogeneizaron muestras de tejido (28 & # x02009 g) (10 & # x02009 g de tejido en 60 & # x02009 ml) en hielo usando un homogeneizador de Teflon Potter. Los homogeneizados se centrifugaron a 600 & # x000d7gramo durante 10 & # x02009min (Sorvall & # x000ae RC 28 S) y los sobrenadantes se centrifugaron durante 10 & # x02009min a 3300 & # x000d7gramo para obtener gránulos mitocondriales. Los sedimentos resultantes se lavaron con medio del que se omitió EGTA y se centrifugaron durante 10 & # x02009 min a 3300 & # x000d7.gramo. Los sedimentos finales se suspendieron en 36 & # x02009ml de tampón Tris-sacarosa (sin EGTA) y las mitocondrias se purificaron en un gradiente de sacarosa discontinuo de acuerdo con Morin. et al. (1998).

El sobrenadante (de 10 & # x02009min a 3300 & # x000d7gramo) se centrifugó a 15 & # x02009000 & # x000d7gramo durante 10 & # x02009min y luego a 170 & # x02009000 & # x000d7gramo durante 1 & # x02009h (rotor Sorvall & # x000ae A841) para obtener un sedimento correspondiente a la & # x02018 fracción microsomal '.

Todos los procedimientos con animales utilizados en este estudio están en estricta conformidad con la Directiva del Consejo de la Comunidad Europea del 24 de noviembre de 1986 (86-609 / EEC) y el Decreto del 20 de octubre de 1987 (87-848 / EEC).

Preparación de membranas sinaptosómicas.

Se sacrificaron ratas Wistar macho por decapitación, se extrajeron sus cerebros y se disecaron rápidamente. La corteza cerebral se homogeneizó en 20 volúmenes de tampón de sacarosa enfriado con hielo (Tris-HCl 50 & # x02009m M, sacarosa 0,32 & # x02009 M, pH & # x0003d7,4 a 4 & # x000b0C) usando un homogeneizador de Teflon Potter. El homogeneizado se centrifugó a 1000 & # x000d7gramo durante 10 & # x02009 min y se descartó el sedimento. El sobrenadante se centrifugó a 50.000 & # x000d7gramo durante 20 & # x02009min y se descartó el sobrenadante. Este procedimiento se repitió dos veces más. El sedimento final se resuspendió en tampón Tris-HCl 50 & # x02009 m M (pH & # x0003d8 a 37 & # x000b0C).

Ensayos de unión

La unión de & # x0005b 3 H & # x0005d (& # x0002b) -pentazocina al cerebro de rata y las mitocondrias del hígado se midió de la siguiente manera: Las mitocondrias (1 & # x02009 mg & # x02009ml & # x022121) se incubaron con & # x0005b 3 H & # x0005d (& # x0002b) -pentazocina en 400 & # x02009 & # x003bcl de 50 & # x02009m M tampón Tris-HCl (pH & # x0003d8) durante 90 & # x02009min a 37 & # x000b0C. La unión se detuvo mediante la adición de tampón de unión enfriado con hielo, y los ligandos unidos y libres se separaron mediante filtración rápida a través de filtros de fibra de vidrio Whatman GF / B (previamente empapados en polietilenimina 0,1 & # x00025). Cada filtro se lavó dos veces con 5 & # x02009 ml adicionales de tampón Tris helado (50 & # x02009 m M) y se contó en un contador de centelleo líquido Packard 1600 TR con una eficacia de 45 & # x00025. La unión no específica se definió usando 1 & # x02009 & # x003bc M haloperidol en el hígado y 10 & # x02009 & # x003bc M (& # x000b1) -pentazocina en el cerebro. Para los experimentos de saturación, el rango de concentraciones de & # x0005b 3 H & # x0005d (& # x0002b) -pentazocina fue 0,2 & # x02009 & # x02013 & # x0200920 & # x02009n M. Para los experimentos de inhibición, se incubó 2 & # x02009 & # x02013 & # x020093 & # x02009n M & # x0005b 3 H & # x0005d (& # x0002b) -pentazocina en ausencia o en presencia de concentraciones crecientes (15) del fármaco competidor.

Ensayos de enzimas

Todas las actividades enzimáticas se determinaron mediante métodos espectrofotométricos utilizando un espectrofotómetro Hitachi & # x000ae UV-3000 y se demostró que eran lineales en el rango de concentración de tejido y proteína utilizado. La determinación de la actividad de la monoaminooxidasa (EC 1.4.3.4) se realizó según el método de Bembenek. et al. (1990) usando quinuramina como sustrato y monitoreando la formación de 4-hidroxiquinolina a 316 & # x02009nm. Citocromo C La actividad oxidasa (EC 1.9.3.1) se ensayó a 37 ° C de acuerdo con el método de Rustin. et al. (1994) mediante el seguimiento de la oxidación del ferrocitocromo C (preparado a partir del citocromo de corazón de caballo de tipo III C (Sigma) a 550 & # x02009nm y citocromo NADPH C La reductasa (EC 1.6.2.5) se ensayó a temperatura ambiente como describe Graham (1993).

Inmunocitoquímica

Las criosecciones de hígado de rata adulta se fijaron en metanol al 100% durante 10 min. Las secciones se incubaron durante 48 & # x02009 ha 4 & # x000b0C con dos anticuerpos primarios: & # x003c31 anticuerpo policlonal de conejo receptor (diluido 1 & # x02009: & # x02009200) (Alonso et al., 2000) y un anticuerpo monoclonal de ratón contra la proteína del mercado mitocondrial Ab-1 (clon 113-1) (de Lab Vision Corporation, www.labvision.com, Cat No .: MS-627-p1). El anticuerpo Ab-1 se utilizó a una dilución de 1 & # x02009: & # x02009100. Las secciones se enjuagaron en PBS tres veces y se incubaron durante 2 & # x02009h con dos anticuerpos secundarios, IgG anti-conejo de cabra FITC (Zymed, 1 & # x02009: & # x02009150) e IgG anti-ratón de cabra Affinipure conjugado con rodamina Red-X ( Jackson Labs, 1 & # x02009: & # x02009150). Los anticuerpos se diluyeron en PBS que contenía gelatina 0,1 & # x00025, Triton X-100 0,1 & # x00025 y suero normal de cabra 1 & # x00025. A continuación, se montaron los portaobjetos con el kit Prolong Antifade (Molecular Probes Inc.) y se observaron con el microscopio de barrido láser Olympus Fluoview.

Drogas

& # x0005b 3 H & # x0005d (& # x0002b) -pentazocina se obtuvo de New England Nuclear (París, Francia). Otros fármacos y productos químicos se obtuvieron de Sigma (St Quentin Fallavier, Francia) o Merck (Nogent-sur-Marne, Francia) y eran de la más alta pureza disponible.

Análisis de los datos

Equilibrio, es decir KD (constante de disociación) y Bmax (densidad máxima de sitios de unión) e inhibición (IC50) los parámetros de unión se calcularon mediante un método de regresión no lineal utilizando un software disponible comercialmente (Micropharm, INSERM 1990 Urien, 1995) modelando los datos en modelos de uno o dos componentes de acuerdo con las ecuaciones de Hill como se describió anteriormente (Morin et al., 1998).

Un valor del coeficiente de Hill (nH) igual a uno corresponde a una interacción competitiva y, por tanto, indica la presencia de una clase de sitios de unión. En este caso, las constantes de inhibición (KI) se calcularon a partir de la IC50 valores según el método de Cheng & # x00026 Prusoff (1973). Todos los datos se presentan como la media & # x000b1s.e.media de tres o más experimentos individuales.


¿Neurotípico?

El laboratorio del Dr. Arnold Ruoho en la Universidad de Wisconsin acaba de publicar un artículo en Ciencias uniendo el alucinógeno endógeno N, N-dimetiltriptamina (DMT) con el receptor sigma-1 "huérfano" (sin ligando endógeno conocido).

Anteriormente se sabía que el receptor sigma-1 era un regulador de los canales iónicos de sodio, potasio y calcio dependientes de voltaje, que se encuentran en todo el sistema nervioso y la periferia de los mamíferos. Si bien este receptor estaba vinculado con muchos socios de unión (incluidos la cocaína, el haloperidol y el fenpropimorf), no se conocía su ligando endógeno. El DMT se produce de forma natural en el tejido pulmonar y cerebral y se ha encontrado en la orina, la sangre y el líquido cefalorraquídeo humanos. En algunas culturas, el DMT se extrae de las plantas y se usa como alucinógeno ceremonial, como en el té sacramental sudamericano, ayahuasca. Debido a que químicamente se parece a los ligandos conocidos del receptor sigma-1 (todos contienen una amina N, N-dimetilada) y ocurre de forma endógena, el grupo del Dr. Ruoho decidió investigar la unión de DMT con los receptores sigma-1.

Para probar la afinidad de DMT por el receptor sigma-1, los investigadores midieron su capacidad para unirse competitivamente al receptor cuando se desafió con otros ligandos sigma-1 (cocaína y fenpropimorf). Se permitió que los homogeneizados de hígado de rata que contenían el receptor sigma-1 se unieran a DMT o una amina similar (triptamina, N-metiltriptamina) antes de exponerlos a derivados de cocaína o fenpropimorf marcados radiactivamente. Al medir la cantidad de ligando radiactivo unido a los receptores después de este experimento, los científicos pudieron discernir qué tan bien su pretratamiento con DMT y otras aminas había llenado los sitios de unión de los receptores. Se encontró que el DMT es el mejor inhibidor de la unión de cocaína y fenpropimorfo en los homogeneizados de hígado de rata, lo que indica que se une fuertemente a los receptores sigma-1 y no permite la unión de los fármacos marcados radiactivamente en este ensayo.

Después de demostrar que DMT y el receptor sigma-1 pueden unirse, el grupo del Dr. Ruoho necesitaba demostrar que la unión de DMT puede afectar la función del receptor sigma-1 como regulador del canal iónico. Para probar esto, realizaron estudios de electrofisología en células cultivadas de riñón embrionario humano (HEK293) que expresan artificialmente un canal de sodio cardíaco dependiente de voltaje (hNav1.5), así como células COS-7 que expresan el mismo canal, y células del músculo cardíaco de ratón ( que contienen este tipo de canal iónico de forma natural). Los experimentos de cultivo celular mostraron que en todos los casos, el tratamiento con DMT disminuye la actividad de estos canales iónicos, aunque el grado de inhibición varía entre los tipos de células (quizás porque los diferentes tipos de células contienen diferentes niveles de receptores sigma-1). El experimento con miocitos cardíacos de ratón fue especialmente importante, porque mostró que el tejido normal de ratón responde al tratamiento con DMT de una manera mensurable, lo que indica que era posible realizar más experimentos en ratones, incluidos animales genéticamente modificados.

El Dr. Ruoho y sus colegas adquirieron un ratón knockout del receptor sigma-1 para su próxima serie de experimentos. Repitieron la prueba de miocitos cardíacos utilizando tejido derivado de sus animales knockout y mostraron que mientras que el DMT disminuye la corriente del canal de sodio en aproximadamente un 29% en las células normales, la corriente de sodio de las células knockout solo disminuyó en aproximadamente un 7%. Esto proporciona más evidencia de que el receptor sigma-1 juega un papel crucial en el efecto de DMT sobre la regulación de los canales iónicos.

Después de completar esta serie de in vitro experimentos, los investigadores decidieron probar los efectos de DMT en vivo. En ratones, el tratamiento con DMT y otros ligandos del receptor sigma-1 induce hipermovilidad, especialmente si los animales reciben primero un inhibidor de la monoaminooxidasa (el IMAO inhibe la enzima natural que descompone el DMT y otras monoaminas en el cuerpo). El Dr. Ruoho y su equipo probaron los efectos conductuales de IMAO + DMT en ratones con inactivación del receptor sigma-1 y de tipo salvaje y encontraron que solo los animales de tipo salvaje mostraban una hipermovilidad característica después del tratamiento. Utilizaron metanfetamina como control positivo, lo que demuestra que un fármaco que funciona a través de un sistema receptor no sigma-1 aún podría inducir hipermovilidad en los nocauts.

En sus conclusiones, los científicos afirman que "Estos estudios sugieren así que este alucinógeno natural podría ejercer su acción al unirse a los receptores sigma-1, que son abundantes en el cerebro. Este descubrimiento también puede extenderse a neurotransmisores N, N-dimetilados como el derivado psicoactivo de la serotonina N, N-dimetilserotonina (bufotenina), que se ha encontrado en concentraciones elevadas en la orina de pacientes esquizofrénicos. El hallazgo de que los receptores DMT y sigma-1 actúan como un par ligando-receptor proporciona una conexión tan esperada que permitirá a los investigadores dilucidar las funciones biológicas de ambas moléculas ".

Este estudio sugiere que nuestros cuerpos utilizan niveles bajos de un compuesto alucinógeno para regular los procesos fisiológicos normales. Encuentro esto especialmente interesante, ya que el DMT está clasificado como un medicamento de Lista I en los Estados Unidos. Esto significa que el gobierno ha decretado que una sustancia química cerebral de origen natural "no tiene ningún uso médico aceptado actualmente" con "una falta de seguridad aceptada para el uso del fármaco bajo supervisión médica". Esta clasificación implica que todos somos criminales por poseer esta droga en nuestro cerebro. Si más estudios indican que el DMT podría tener una promesa terapéutica para las enfermedades neurológicas o psiquiátricas, uno esperaría que la DEA (y organismos similares en todo el mundo DMT es un fármaco de Clase A en el Reino Unido y está igualmente prohibido en muchos otros países) reevaluará su condición de sustancia controlada. Sin embargo, dada la forma en que han ido las cosas con la aceptación de la marihuana medicinal, no puedo decir que me sienta demasiado optimista.

Se puede encontrar más información sobre este artículo en la Royal Society of Chemistry y en Psychedelic Research.

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Sigma-1 receptor (S1R) is an endoplasmic reticulum (ER) chaperone that not only regulates mitochondrial respiration but also controls cellular defense against ER and oxidative stress. This makes S1R a potential therapeutic target in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Especially, as a missense mutation E102Q in S1R has been reported in few familial ALS cases. However, the pathogenicity of S1R E102Q and the beneficial impact of S1R in the ALS context remain to be demonstrated en vivo. To address this, we generated transgenic Drosophila that expresses human wild-type S1R or S1R E102Q . Expression of mutant S1R in fly neurons induces abnormal eye morphology and locomotor defects in a dose-dependent manner. This was accompanied by abnormal mitochondrial fragmentation, reduced adenosine triphosphate (ATP) levels and a higher fatigability at the neuromuscular junction during high energy demand. Overexpressing IP3 receptor or glucose transporter mitigates the S1R E102Q -induced eye phenotype, further highlighting the role of calcium and energy metabolism in its toxicity. More importantly, we showed that wild-type S1R rescues locomotor activity and ATP levels of flies expressing the key ALS protein, TDP43. Moreover, overexpressing wild-type S1R enhances resistance of flies to oxidative stress. Therefore, our data provide the first genetic evidence that mutant S1R recapitulates ALS pathology en vivo while increasing S1R confers neuroprotection against TDP43 toxicity.

  • oxidative stress
  • fenotipo
  • actividad física
  • respiración
  • animals, transgenic
  • adenosine triphosphate
  • mitocondrias
  • amyotrophic lateral sclerosis
  • calcio
  • diptera
  • drosophila
  • retículo endoplásmico
  • energy metabolism
  • molecular chaperones
  • mutación sin sentido
  • Unión neuromuscular
  • neuronas
  • ojo
  • genética
  • pathology
  • inositol-1,4,5-triphosphate receptor
  • glucose transporter
  • neuroprotection
  • toxic effect
  • pathogenicity
  • amyotrophic lateral sclerosis 1

The sigma-1 receptors are present in monomeric and oligomeric forms in living cells in the presence and absence of ligands

Ashish K. Mishra, Timur Mavlyutov, Deo R. Singh, Gabriel Biener, Jay Yang, Julie A. Oliver, Arnold Ruoho, Valerică Raicu The sigma-1 receptors are present in monomeric and oligomeric forms in living cells in the presence and absence of ligands. Biochem J 1 March 2015 466 (2): 263–271. doi: https://doi.org/10.1042/BJ20141321

The sigma-1 receptor (S1R) is a 223-amino-acid membrane protein that resides in the endoplasmic reticulum and the plasma membrane of some mammalian cells. The S1R is regulated by various synthetic molecules including (+)-pentazocine, cocaine and haloperidol and endogenous molecules such as sphingosine, dimethyltryptamine and dehydroepiandrosterone. Ligand-regulated protein chaperone functions linked to oxidative stress and neurodegenerative disorders such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and neuropathic pain have been attributed to the S1R. Several client proteins that interact with S1R have been identified including various types of ion channels and G-protein coupled receptors (GPCRs). When S1R constructs containing C-terminal monomeric GFP2 and YFP fusions were co-expressed in COS-7 cells and subjected to FRET spectrometry analysis, monomers, dimers and higher oligomeric forms of S1R were identified under non-liganded conditions. In the presence of the prototypic S1R agonist, (+)-pentazocine, however, monomers and dimers were the prevailing forms of S1R. The prototypic antagonist, haloperidol, on the other hand, favoured higher order S1R oligomers. These data, in sum, indicate that heterologously expressed S1Rs occur en vivo in COS-7 cells in multiple oligomeric forms and that S1R ligands alter these oligomeric structures. We suggest that the S1R oligomerization states may regulate its function(s).


Paternidad literaria

Contribution: H.Y. designed research, performed research, and wrote the manuscript Y.Y., C.B.-B., and N.G. performed research K.J.K., K.F., H.E.G., and J.Q.W. provided insightful discussions and vital reagents and reviewed the manuscript T.-P.S. provided valuable suggestions and reagents and discussed the results and S.B. planned and designed the research, and wrote the manuscript.

Conflict-of-interest disclosure: The authors declare no competing financial interests.



Comentarios:

  1. Ramirez

    Creo que estás cometiendo un error. Vamos a discutir. Envíeme un correo electrónico a PM.

  2. Dailkis

    Respuesta inigualable;)



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