Slow conformational changes in dopamine transporter interaction with its ligands

Date

2009-08-10T10:01:58Z

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Slow conformational changes in dopamine transporter interaction with its ligands In this dissertation slow conformational changes, which accompany binding of specific ligands with the dopamine transporter protein (DAT), were discovered and the kinetic mechanism of this binding process was analysed in conjunction with kinetic models describing similar phenomena for the G protein-coupled receptors. This analysis allowed characterisation of both fast equilibrium step and slow isomerisation stages of the ligand binding process. The results obtained extend our understanding about the mechanism of interac¬tion between DAT and its inhibitors, demonstrating that although the binding of such ligands occurs reversibly, at least two kinetically distinguish¬able steps can be identified in this process for several potent inhibitors. As the “isomerisation” phenomenon seems to be quite general for the G-protein cou¬pled receptors with 7-transmembrane segments, it can be assumed that similar situation may occur in the case of the neurotransmitter transporters having 12 transmembrane segments, and therefore may have general meaning for func-tioning of these membrane-integrated proteins. The presence of the slow isomerisation step in drug-protein interaction path¬way may have significant meaning for biochemical and pharmacological prop¬erties of this ligand, as its apparent binding effectiveness can be increased through the isomerization step. The results revealed that dopamine transporter could be inhibited not only by com¬petitive mechanism, as it has been previously/generally assumed, but also by hitherto unknown mechanism of non-exclusive ligand binding. The data ob¬tained allowed us to stipulate that at least two distinct sites exist on the func¬tional DAT unit, each site is being capable of binding corresponding molecule and the binding of said ligand (inhibitor) at one site does not exclude binding of another ligand (inhibitor or substrate) at the second site. However, binding of the second ligand to the same transporter unit interferes with slow isomerisation step as well as with neurotransmitter transport. Ligandide seostumisega kaasnevad dopamiini transporteri aeglased konformatsioonimuutused Käesolevas doktoritöös uuriti aeglasi konfirmatsiooni muutusi, mis ilmnevad spetsiifiliste ligandide seostumisel dopamiini transporterile ning analüüsiti nende nähtuste kineetilist mehhanismi ja võimaliku tähendust, lähtudes G-val¬kudega konjugeeritud retseptorite jaoks analoogiliste nähtuste kirjeldamiseks loodud kineetilistest mudelitest. Teostatud kineetika uuringud lubasid kirjeldada ligandide seostumise kiiret tasakaalulist staadiumit ja järgnevat aeglast etappi. Saadud tulemused võimaldavad täielikumalt mõista DAT ja dopamiini trans-porti pidurdavate ligandide vahelist toimet, võimaldades esmakordselt eristada mitme tugeva inhibiitori korral kiiret ja aeglast sidumise staadiumit. Kuivõrd sarnane “isomerisatsiooninähtus” on osutunud universaalseks mehha¬nismiks G-valkudega konjugeeritud retseptorite korral, mida iseloomustab 7 trans-membraanse segmendi olemasolu, siis võib oletada, et sarnase nähtuse ilmne¬mine transportvalkude korral, milles on 12 trans-membraanset fragmenti, võib samuti osutuda üldiseks seaduspäraks. Tulemused näitasid, et dopamiini transporteri inhibeerimisel esineb lisaks tuntud ja üldtunnustatud konkurentsele mehha¬nis¬mile veel selles töös avastatud „mitte-välistav” ligandide sidumise mehha¬nism. Selle mehhanismi kohaselt peab funktsionaalselt aktiivse DAT pinnal olema vähemalt kaks sidumiskohta, kusjuures ligandi sidumine neist ühele ei välista teise ligandi sidumist teisele kohale. Samal ajal aga on mõjutatud aeglane isomerisatsiooni staadium ja samuti transportfunktsiooni täitmine. Selline mitte-välistava seostumise ja DAT funktsioonide vahelise sõltuvuse olemasolu avab põhimõtteliselt uue viisi ligandide loomiseks ning avardab oluliselt meie aru¬saamu monoamiinide transporterite inhibeerimise viisidest.

Description

Keywords

Citation