Proteína Transportadora de Dopamina
La Dopamina es una molécula que funciona como neurotransmisor, es decir, participa en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas. Juega un papel importante en el aprendizaje, la cognición, la memoria y emociones, así como en la actividad motora, el sueño, el Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad (ADHD, por sus siglas en inglés Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder) entre otros. Uno de los papeles más relevantes de la Dopamina está en la motivación y el sistema de recompensa, cada vez que hacemos algo que nos gusta, nuestro cerebro libera Dopamina, así refuerza el gusto por esa acción para que la sigamos haciendo.
La regulación de la función de la Dopamina es importante de enfermedades mentales. La pérdida de Dopamina está asociada con condiciones de ansiedad, depresión y la enfermedad de Parkinson. Por el contrario, un exceso de Dopamina lleva a un efecto eufórico como el causado por el consumo de ciertas "sustancias recreativas". El Transportador de Dopamina (DAT, por sus siglas en inglés: Dopamine Transporter), ayuda a regular de los niveles de Dopamina mediante su captura en la neurona presináptica para que no siga estimulando a la neurona postsináptica.
Las moléculas de Dopamina se generan en la neurona presináptica y son transportadas hasta el axón para ser liberadas en la unión sináptica. La Dopamina se une a su receptor en la neurona postsináptica y participa en la generación de un impulso eléctrico. El exceso de Dopamina que no se unió al receptor es transportado de regreso a la neurona presináptica por medio de la Proteína Transportadora de Dopamina (DAT), para ser reutilizada.
Este transporte se lleva a cavo desde una concentración relativamente baja de Dopamina en el espacio sináptico hasta una concentración alta en la neurona presináptica, es decir, se lleva a cavo en contra de un gradiente de concentración. Recuperar la Dopamina del espacio sináptico implicaría un enorme costo energético para la célula si usara ATP para este proceso. En vez de ello, la DAT toma ventaja de la alta concentración de Sodio y Cloruro que hay en el espacio sináptico para llevar a cavo un co-transporte de Dopamina-Sodio-Cloruro, denominado co-transporte acoplado a iones.
Para transportar una molécula de Dopamina al interior de la neurona se requiere del co-transporte de un ión Cloruro y un ion de Sodio. Los iones de Sodio y Cloruro se mueven en favor de un gradiente de concentración permitiendo a la Dopamina moverse en contra de su propio gradiente de concentración, haciendo este transporte favorable energéticamente.
La Proteína Transportadora de Dopamina tiene tres sitios que participan en el transporte de Dopamina: dos sitios de unión para dos iones de Sodio, un sitio para la unión del ión Cloruro y el sitio de unión para la Dopamina. El sitio de unión para los iones de Sodio están relativamente cercanos, localizados aproximadamente a la mitad de camino entre el espacio extracelular y el intracelular, el del Cloruro un poco más arriba y el de la Dopamina en el centro de la cavidad.
El transporte de Dopamina inicia con la unión de los iones en la zona expuesta al espacio sináptico, la DAT se encuentra en su conformación abierta a la región extracelular. Posteriormente se une la Dopamina y esta unión genera un cambio conformacional en el transportador de tal manera que se cierra en su zona extracelular, dejando a la Dopamina y los iones dentro de la proteína. Esto favorece que los iones de Sodio desestabilicen las uniones dentro de la proteína permitiendo la entrada de tres moléculas de agua desde la región citoplasmática.
Estas moléculas de agua desestabilizan el sitio de unión al ligando, promoviendo una forma abierta en la zona citoplasmática. Esta nueva conformación de la proteína permite la liberación de la Dopamina en el interior de la neurona, junto con el ión Cloruro y un ión Sodio. Una vez liberados los ligandos, la DAT regresa a su conformación inicial para llevar a cavo otro ciclo de transporte.
En el siguiente cuadro se muestra la estructura 3D de la DAT. La puedes rotar con el mouse, también puedes hacer zoom.
BIBLIOGRAFIA
Cheng, M. H., & Bahar, I. (2015). Molecular Mechanism of Dopamine Transport by Human Dopamine Transporter. Structure, 23(11), 2171-2181.
Krishnamurthy, H. & Gouaux, E. (2012). X-ray structures of LeuT in substrate-free outward-open and apo inward-open states. Nature 481, 469–474 .
Joseph, D., Pidathala, S., Mallela, A., & Penmatsa, A. (2019). Structure and gating dynamics of Na+/Cl-coupled neurotransmitter transporters. Frontiers in molecular biosciences, 6, 80.
Nielsen, A. K., Möller, I. R., Wang, Y., Rasmussen, S. G., Lindorff-Larsen, K., Rand, K. D., & Loland, C. J. (2019). Substrate-induced conformational dynamics of the dopamine transporter. Nature communications, 10(1), 2714.
Yamashita, A., Singh, S. K., Kawate, T., Jin, Y. & Gouaux, E. (2005). Crystal structure of a bacterial homologue of Na +/ Cl − -dependent neurotransmitter transporters. Nature 437, 215–223.
La regulación de la función de la Dopamina es importante de enfermedades mentales. La pérdida de Dopamina está asociada con condiciones de ansiedad, depresión y la enfermedad de Parkinson. Por el contrario, un exceso de Dopamina lleva a un efecto eufórico como el causado por el consumo de ciertas "sustancias recreativas". El Transportador de Dopamina (DAT, por sus siglas en inglés: Dopamine Transporter), ayuda a regular de los niveles de Dopamina mediante su captura en la neurona presináptica para que no siga estimulando a la neurona postsináptica.
Las moléculas de Dopamina se generan en la neurona presináptica y son transportadas hasta el axón para ser liberadas en la unión sináptica. La Dopamina se une a su receptor en la neurona postsináptica y participa en la generación de un impulso eléctrico. El exceso de Dopamina que no se unió al receptor es transportado de regreso a la neurona presináptica por medio de la Proteína Transportadora de Dopamina (DAT), para ser reutilizada.
Este transporte se lleva a cavo desde una concentración relativamente baja de Dopamina en el espacio sináptico hasta una concentración alta en la neurona presináptica, es decir, se lleva a cavo en contra de un gradiente de concentración. Recuperar la Dopamina del espacio sináptico implicaría un enorme costo energético para la célula si usara ATP para este proceso. En vez de ello, la DAT toma ventaja de la alta concentración de Sodio y Cloruro que hay en el espacio sináptico para llevar a cavo un co-transporte de Dopamina-Sodio-Cloruro, denominado co-transporte acoplado a iones.
Para transportar una molécula de Dopamina al interior de la neurona se requiere del co-transporte de un ión Cloruro y un ion de Sodio. Los iones de Sodio y Cloruro se mueven en favor de un gradiente de concentración permitiendo a la Dopamina moverse en contra de su propio gradiente de concentración, haciendo este transporte favorable energéticamente.
La Proteína Transportadora de Dopamina tiene tres sitios que participan en el transporte de Dopamina: dos sitios de unión para dos iones de Sodio, un sitio para la unión del ión Cloruro y el sitio de unión para la Dopamina. El sitio de unión para los iones de Sodio están relativamente cercanos, localizados aproximadamente a la mitad de camino entre el espacio extracelular y el intracelular, el del Cloruro un poco más arriba y el de la Dopamina en el centro de la cavidad.
El transporte de Dopamina inicia con la unión de los iones en la zona expuesta al espacio sináptico, la DAT se encuentra en su conformación abierta a la región extracelular. Posteriormente se une la Dopamina y esta unión genera un cambio conformacional en el transportador de tal manera que se cierra en su zona extracelular, dejando a la Dopamina y los iones dentro de la proteína. Esto favorece que los iones de Sodio desestabilicen las uniones dentro de la proteína permitiendo la entrada de tres moléculas de agua desde la región citoplasmática.
Estas moléculas de agua desestabilizan el sitio de unión al ligando, promoviendo una forma abierta en la zona citoplasmática. Esta nueva conformación de la proteína permite la liberación de la Dopamina en el interior de la neurona, junto con el ión Cloruro y un ión Sodio. Una vez liberados los ligandos, la DAT regresa a su conformación inicial para llevar a cavo otro ciclo de transporte.
En el siguiente cuadro se muestra la estructura 3D de la DAT. La puedes rotar con el mouse, también puedes hacer zoom.
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BIBLIOGRAFIA
Cheng, M. H., & Bahar, I. (2015). Molecular Mechanism of Dopamine Transport by Human Dopamine Transporter. Structure, 23(11), 2171-2181.
Krishnamurthy, H. & Gouaux, E. (2012). X-ray structures of LeuT in substrate-free outward-open and apo inward-open states. Nature 481, 469–474 .
Joseph, D., Pidathala, S., Mallela, A., & Penmatsa, A. (2019). Structure and gating dynamics of Na+/Cl-coupled neurotransmitter transporters. Frontiers in molecular biosciences, 6, 80.
Nielsen, A. K., Möller, I. R., Wang, Y., Rasmussen, S. G., Lindorff-Larsen, K., Rand, K. D., & Loland, C. J. (2019). Substrate-induced conformational dynamics of the dopamine transporter. Nature communications, 10(1), 2714.
Yamashita, A., Singh, S. K., Kawate, T., Jin, Y. & Gouaux, E. (2005). Crystal structure of a bacterial homologue of Na +/ Cl − -dependent neurotransmitter transporters. Nature 437, 215–223.
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