Serotonina nu este doar neurotransmițătorul eLitMed

Serotonina nu numai că acționează ca un neurotransmițător, dar este implicată și în reglarea expresiei genelor. Ca urmare a acestei descoperiri, putem înțelege mai bine dezvoltarea normală a creierului, bolile psihiatrice și neurodegenerative și putem dezvolta noi metode terapeutice.

Descoperirea că serotonina nu acționează doar ca neurotransmițător, ci participă și la reglarea expresiei genelor este o evoluție dramatică, deoarece modifică fundamental dogma care a predominat până acum, a declarat Ian Maze, neurolog la Școala de Medicină Icahn din Muntele Sinai. . Ca rezultat al cercetărilor publicate în Nature, putem înțelege mai bine dezvoltarea bolilor cerebrale, a tulburărilor de dispoziție și a dependențelor, precum și a bolilor neurodegenerative.

Dogma actuală s-a bazat pe ideea că diferiți neurotransmițători, de ex. serotonina sau dopamina - acționează prin activarea receptorilor de membrană pe celulele nervoase, reglând activitatea celulelor prin legarea de receptorii de pe suprafața celulei. Printre altele, serotonina este implicată în reglarea dispoziției și există pe piață o serie de medicamente care afectează starea de spirit prin creșterea concentrației sinaptice a neurotransmițătorului (inhibitori selectivi ai recaptării serotoninei). Munca desfășurată în colaborare cu mai multe institute de cercetare a relevat acum că și serotonina are un efect independent de transmiterea nervului.

O echipă de neurologi de la Universitatea Princeton, Universitatea Tsinghua, Universitatea din Pennsylvania, Institutul Salk pentru Științe Biologice, Universitatea Rockefeller și Centrul Max Delbrück pentru Medicină Moleculară au descoperit că o enzimă numită transglutaminază tisulară 2 (TGM2) poate lega serotonina de proteine histonice din nucleu. Serotonilarea histonică slăbește structura ADN-ului și permite transcrierea genelor într-o zonă dată. Cercetătorii arată efectul de creștere a genei al serotonilării histonelor atât în creierul rozătorilor, cât și în neuronii umani.

Cercetătorii adaugă că este de conceput ca alți „neurotransmițători” de monoamină, precum serotonina, să aibă alte funcții. O serie de întrebări vor trebui să răspundă în legătură cu descoperirea, de ex. către: Cum afectează efectul serotoninei asupra expresiei genelor funcția creierului? Efectul serotoninei asupra expresiei genelor contribuie la reglarea dispoziției? Se pot dezvolta noi medicamente influențând serotonilarea histonelor? Poate neurotransmițătorul dopamină, care este implicat în dezvoltarea dependențelor, să se lege și de proteinele histonice și să influențeze expresia genelor? Care sunt consecințele funcționale ale monoaminilării proteinelor? Care este funcția serotonilării histonice în colon, care produce cantități semnificative de serotonină în afara creierului?

După cum scriu neurologii în studiul lor, unele studii anterioare au atras atenția asupra faptului că, deși ambalarea serotoninei a veziculelor este esențială pentru funcționarea serotoninei, serotonina este prezentă și extravascular în nucleul și corpul celular al celulelor producătoare de monoamină. De asemenea, s-a demonstrat anterior că, cu ajutorul TGM2, serotonina se poate lega covalent de proteinele din plasma celulară, astfel încât cercetătorii au investigat dacă acest lucru apare și în nucleu. De asemenea, s-a demonstrat că serotonina se leagă de proteinele nucleare și, contrar așteptărilor, serotonilarea histonelor nu se limitează la celulele producătoare de serotinină și are loc în inimă, celule mononucleare din sângele periferic și testicule, pe lângă creier și colon. De asemenea, s-a demonstrat că serotonilarea histonelor este foarte semnificativă în celulele stem pluripotente în timp ce acestea sunt convertite în neuroni producători de serotonină; în absența serotonilării histonice, maturizarea neuronilor și dezvoltarea axonilor acestora sunt afectate.

În rezumatul lor, cercetătorii subliniază faptul că serotonilarea în anumite regiuni promotor s-a dovedit a crește expresia genelor, așa că trebuie să ne schimbăm fundamental punctele de vedere cu privire la activitatea biologică a serotoninei.

Notificare originală:
Farrelly LA, Thompson RE, Zhao S, Lepack AE, Lyu Y, Bhanu NV, Zhang B, Loh YE, Ramakrishnan A, Vadodaria KC, Heard KJ, Erikson G, Nakadai T, Bastle RM, Lukasak BJ, Zebroski H 3rd, Alenina N, Bader M, Berton O, Roeder RG, Molina H, Gage FH, Shen L, Garcia BA, Li H, Muir TW, Maze I.
Natură. 2019 mar; 567 (7749): 535-539. doi: 10.1038/s41586-019-1024-7.
Serotonilarea histonelor este o modificare permisivă care îmbunătățește legarea TFIID la H3K4me3.