Индолэтиламин Н

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 280 (2023) Цитировать эту статью

1673 Доступа

6 Альтметрика

Подробности о метриках

Индолэтиламин N-метилтрансфераза (INMT) представляет собой фермент трансметилирования, который использует донора метила S-аденозил-L-метионин для переноса метильных групп на аминогруппы соединений-акцепторов малых молекул. INMT наиболее известен своей ролью в биосинтезе N,N-диметилтриптамина (ДМТ), психоделического соединения, обнаруженного в мозге млекопитающих и других тканях. Считается, что у млекопитающих биосинтез ДМТ происходит посредством двойного метилирования триптамина, при котором INMT сначала катализирует биосинтез N-метилтриптамина (NMT), а затем ДМТ. Однако неизвестно, необходим ли ИНМТ для биосинтеза эндогенного ДМТ. Чтобы проверить это, мы создали новую модель крыс с нокаутом INMT и изучили метилирование триптамина с использованием радиометрических ферментных анализов, тонкослойной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии. Мы также изучали метилирование триптамина у рекомбинантного INMT крысы, кролика и человека. Мы сообщаем, что ткани мозга и легких как дикого типа, так и крыс с нокаутом по INMT демонстрируют одинаковые уровни триптамин-зависимой активности, но что ферментативные продукты не являются ни NMT, ни DMT. Кроме того, INMT крысы было недостаточно для биосинтеза NMT или DMT. Эти результаты предполагают альтернативный ферментативный путь биосинтеза ДМТ у крыс. Эта работа мотивирует исследование новых путей эндогенного биосинтеза ДМТ у млекопитающих.

Индолэтиламин N-метилтрансфераза (INMT) представляет собой фермент трансметилирования, который катализирует перенос метильных групп от кофактора S-аденозил-L-метионина (SAM) к аминогруппам субстратов-акцепторов малых молекул1. Фермент обладает широкой субстратной специфичностью в отношении нескольких эндогенных аминов и других небольших молекул, при этом триптамин и N-метилтриптамин (NMT) обычно рассматриваются как первичные субстраты фермента2,3. В двухэтапной реакции, в которой SAM используется в качестве донора метила, INMT катализирует перенос метильной группы на аминобоковую цепь триптамина с образованием сначала NMT, а затем N,N-диметилтриптамина (DMT) (рис. 1). Этот путь был впервые описан в 1961 году Аксельродом4, который использовал радиометрический ферментный анализ и тонкослойную хроматографию, чтобы продемонстрировать, что экстракты легких кролика, инкубированные с триптамином и C14-SAM, продуцируют C14-NMT и C14-DMT. Это исследование было одним из первых, показавших, что «психотомиметические» метаболиты могут образовываться ферментативно из природных соединений.

Путь биосинтеза ДМТ у млекопитающих. Считается, что метилирование триптамина с образованием N,N-диметилтриптамина происходит посредством двухстадийной реакции, катализируемой ферментом индолэтиламин-N-метилтрансферазой (INMT), с N-метилтриптамином (NMT) в качестве промежуточного продукта. Кофактор S-аденозил-L-метионин (SAM) служит донором метила, а S-аденозил-L-гомоцистеин (SAH) является побочным продуктом этого переноса метила.

Экспрессия мРНК INMT была исследована у многих видов млекопитающих и зарегистрирована в головном мозге, печени и легких кроликов1, некоторых тканях человека, включая сердце, легкие, печень и надпочечники5, а также в головном мозге, печени, легких, почках и сердце. и надпочечник крысы6. Кроме того, экспрессия белка INMT была продемонстрирована в тканях шишковидной железы макака-резус, спинного мозга и сетчатки7. Экстракты из легочных тканей, особенно кроличьих, исторически показали более высокую экспрессию INMT и большую метилирующую активность в отношении триптамина и NMT по сравнению с другими тканями1,8,9. В результате INMT кролика стал первым INMT, который был клонирован и охарактеризован, а вскоре за ним последовал INMT человека1,5. При экспрессии в клетках COS-1 оба рекомбинантных белка продемонстрировали достаточность для метилирования триптамина с кажущимися значениями Km (мМ) (среднее ± SEM) 0,27 ± 0,05 и 2,92 ± 0,07 соответственно1,5.

Хотя эндогенная роль INMT до конца не изучена, этот фермент, пожалуй, наиболее известен своей функцией по метилированию эндогенного триптамина с образованием дважды метилированного психоделического соединения DMT10. ДМТ имеет структурное сходство с нейротрансмиттером серотонином (5-НТ), оказывает психоделическое действие при введении человеку11 и эндогенно встречается в различных видах растений, а также в тканях млекопитающих и жидкостях организма12. Присутствие эндогенного ДМТ было впервые подтверждено у людей в 1965 году с помощью анализа крови и мочи13, а затем было подтверждено в крови, моче и спинномозговой жидкости людей с помощью множества сложных аналитических методов, включая газовую хроматографию (ГХ) и высокоэффективные методы анализа. жидкостная хроматография (ВЭЖХ) в сочетании с масс-спектрометрией (МС) (подробный обзор см. в ссылке 14). Однако отбор проб ДМТ в головном мозге in vivo ограничивался исследованиями на грызунах, причем крысы являются наиболее широко изучаемым видом с этой целью. Несколько сообщений подтвердили наличие эндогенного ДМТ в мозге и других тканях крыс. Сааведра и Аксельрод выполнили интрацистернальные инъекции C14-триптамина крысам и продемонстрировали восстановление C14-NMT и C14-DMT во всем мозге с помощью тонкослойной хроматографии с несколькими системами растворителей15. Битон и Моррис обнаружили и количественно оценили ДМТ в экстрактах цельного мозга необработанных крыс на разных стадиях развития с помощью GC-MS16. Кярккяйнен и др. предварительно обработанные крысы ингибитором моноаминоксидазы (ИМАО) и с помощью ВЭЖХ-тандемной масс-спектрометрии (МС/МС) обнаружили присутствие ДМТ в тканях почек, легких, печени и мозга17. Баркер и др. проанализировали образцы перфузата, собранные с помощью микродиализа в затылочной коре свободно ведущих себя необработанных крыс, и подтвердили наличие ДМТ с помощью LC-MS/MS18. Наконец, Дин и др. использовали ВЭЖХ с флуоресцентным обнаружением для количественного определения ДМТ в образцах перфузата, собранных из затылочной коры свободно ведущих себя необработанных крыс, и показали, что эндогенные уровни ДМТ варьировались от 0,05 до 2,2 нМ6.