Positive allosterische Modulatoren des NETs

Solute Carriers (SLCs) sind Proteine, die essentielle Moleküle durch Zellmembranen transportieren. Daher spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der Homöostase im Körper. Mutationen in SLC-Genen oder in Genen, die ihre Expression und den Transport zur Zelloberfläche regulieren, wurden mit verschiedenen menschlichen Krankheiten in Verbindung gebracht. In den meisten Fällen beeinträchtigen diese Mutationen die Transportfunktion des Proteins, und dieser Aktivitätsverlust verursacht die Krankheitssymptome. Das aktuelle Projekt konzentriert sich auf einen vielversprechenden therapeutischen Ansatz: die positive allosterische Modulation zur SLC-Aktivierung. Ein allosterischer Modulator eines Solute Carriers ist ein Molekül, das an einer Stelle bindet, die sich von der Stelle unterscheidet, an der der Carrier normalerweise sein Substrat bindet. Ein positiver allosterischer Modulator erhöht diese Aktivität und sorgt dafür, dass das Protein effizienter arbeitet. Obwohl mehrere allosterische Bindungsstellen auf Proteinen der SLC6-Familie identifiziert wurden, verringern alle bisher bekannten Modulatoren die Transportaktivität, das heißt sie wirken eher als Bremsen denn als Beschleuniger. Kürzlich wurde Butyrat als positiver allosterischer Modulator des Serotonintransporters identifiziert. Unsere vorläufigen Experimente zeigen, dass Butyrat und eine verwandte Substanz, 4-Hydroxybutyrat, auch den Noradrenalintransporter (NET) aktivieren. Diese Entdeckung belegt, dass NET eine Bindungsstelle für positive allosterische Modulatoren hat, die von organischen Molekülen angesteuert werden können. Die Fokussierung auf NET ist von großer medizinischer Relevanz, da mehrere klinische Syndrome auf eine verminderte NET- Aktivität zurückzuführen sind. Dieses Projekt wird den Mechanismus untersuchen, durch den Butyrat den Transport von Molekülen durch den NET verstärkt. Zu diesem Zweck werden wir eine elektrophysiologische Technik namens Patch-Clamping verwenden, mit der die NET-Funktion in Echtzeit überwacht werden kann. Patch-Clamp- Aufnahmen werden dazu beitragen, zu verstehen, wie Butyrat die verschiedenen Schritte des Transportprozesses des NET beeinflusst. Wir werden eine Reihe von Substanzen mit ähnlichen chemischen Strukturen wie Butyrat testen, um Aktivatoren mit hoher Affinität für NET zu identifizieren. Dazu werden wir ein Screening-Verfahren mit hohem Durchlauf etablieren, das die Untersuchung einer großen Anzahl von Substanzen ermöglicht. Die aus dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse werden über NET hinaus von großem Wert sein. Die Prinzipien, die wir über die Wirkungsweise positiver allosterischer Modulatoren entdecken, sollten auch auf andere Mitglieder der Solute-Carrier-Familie anwendbar sein. Ebenso kann der von uns entwickelte Screening-Assay angepasst werden, um nach Aktivatoren anderer Transporter zu suchen, deren Fehlfunktion Krankheiten verursacht.