인돌에틸아민 N

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 280(2023) 이 기사 인용

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인돌에틸아민 N-메틸트랜스퍼라제(INMT)는 메틸 공여체 S-아데노실-L-메티오닌을 활용하여 메틸기를 소분자 수용체 화합물의 아미노기로 전달하는 메틸화 전달 효소입니다. INMT는 포유류 뇌 및 기타 조직에서 발견되는 환각 화합물인 N,N-디메틸트립타민(DMT)의 생합성에서의 역할로 가장 잘 알려져 있습니다. 포유동물에서 DMT의 생합성은 트립타민의 이중 메틸화를 통해 일어나는 것으로 생각되며, 여기서 INMT는 먼저 N-메틸트립타민(NMT)의 생합성을 촉매한 다음 DMT의 생합성을 촉매합니다. 그러나 내인성 DMT의 생합성에 INMT가 필요한지는 알려져 있지 않습니다. 이를 테스트하기 위해 우리는 새로운 INMT 녹아웃 쥐 모델을 생성하고 방사성 효소 분석, 박층 크로마토그래피 및 초고성능 액체 크로마토그래피 탠덤 질량 분석법을 사용하여 트립타민 메틸화를 연구했습니다. 우리는 또한 재조합 쥐, 토끼 및 인간 INMT에서 트립타민 메틸화를 연구했습니다. 우리는 야생형과 INMT 녹아웃 쥐의 뇌와 폐 조직이 동일한 수준의 트립타민 의존성 활성을 나타내지만 효소 생성물은 NMT나 DMT가 아니라고 보고합니다. 또한, 쥐 INMT는 NMT 또는 DMT 생합성에 충분하지 않았습니다. 이러한 결과는 쥐의 DMT 생합성을 위한 대체 효소 경로를 제안합니다. 이 연구는 포유동물에서 내인성 DMT 생합성을 위한 새로운 경로의 조사에 동기를 부여합니다.

인돌에틸아민 N-메틸트랜스퍼라제(INMT)는 보조인자 S-아데노실-L-메티오닌(SAM)에서 소분자 수용체 기질의 아미노기로 메틸기를 전달하는 것을 촉매하는 메틸전이효소입니다1. 이 효소는 일반적으로 효소의 주요 기질로 간주되는 트립타민과 N-메틸트립타민(NMT)을 포함한 여러 내인성 아민 및 기타 소분자에 대해 광범위한 기질 특이성을 가지고 있습니다2,3. SAM을 메틸 공여체로 활용하는 2단계 반응에서 INMT는 메틸기가 트립타민의 아미노 측쇄로 전달되어 먼저 NMT를 형성한 다음 N,N-디메틸트립타민(DMT)을 형성하는 것을 촉매합니다(그림 1). 이 경로는 트립타민 및 C14-SAM과 함께 배양된 토끼 폐 추출물이 C14-NMT 및 C14-DMT를 생성한다는 것을 입증하기 위해 방사성 효소 분석 및 박층 크로마토그래피를 사용한 Axelrod4에 의해 1961년에 처음으로 기술되었습니다. 이 연구는 '정신 모방' 대사산물이 자연적으로 발생하는 화합물로부터 효소적으로 형성될 수 있음을 보여준 최초의 연구 중 하나입니다.

포유류 DMT 생합성 경로. N,N-디메틸트립타민을 형성하는 트립타민의 메틸화는 효소 인돌에틸아민-N-메틸트랜스퍼라제(INMT)에 의해 촉매되는 2단계 반응을 통해 일어나는 것으로 생각되며, 중간체로서 N-메틸트립타민(NMT)이 사용됩니다. 보조 인자인 S-아데노실-L-메티오닌(SAM)은 메틸 기증자 역할을 하며, S-아데노실-L-호모시스테인(SAH)은 이 메틸 전달의 부산물로 사용됩니다.

INMT mRNA 발현은 여러 포유류 종에서 조사되었으며 토끼의 뇌, 간, 폐1, 심장, 폐, 간, 부신5을 포함한 여러 인간 조직뿐만 아니라 뇌, 간, 폐, 신장, 심장에서도 보고되었습니다. , 그리고 쥐6의 부신. 또한 INMT 단백질 발현은 붉은 털원숭이 송과선, 척수 및 망막의 조직에서 입증되었습니다7. 폐 조직(특히 토끼)의 추출물은 역사적으로 다른 조직에 비해 INMT의 발현이 더 높고 트립타민 및 NMT에 대한 메틸화 활성이 더 높은 것으로 나타났습니다1,8,9. 결과적으로, 토끼 INMT는 복제 및 특성화되는 최초의 INMT였으며, 곧 인간 INMT가 뒤따랐습니다1,5. COS-1 세포에서 발현될 때 두 재조합 단백질 모두 겉보기 Km(mM) 값(평균 ± SEM) 0.27 ± 0.05 및 2.92 ± 0.07로 각각 트립타민 메틸화에 대한 충분성을 입증했습니다1,5.

INMT의 내인성 역할이 완전히 이해되지는 않았지만, 이 효소는 아마도 내인성 트립타민을 메틸화하여 이중 메틸화된 환각 화합물 DMT10을 형성하는 기능으로 가장 잘 알려져 있을 것입니다. DMT는 신경전달물질인 세로토닌(5-HT)과 구조적으로 유사하며, 인간에게 투여하면 환각 효과를 일으키고11 다양한 식물 종은 물론 포유류 조직 및 체액에서 내생적으로 발생합니다12. 내인성 DMT의 존재는 1965년 혈액 및 소변 분석을 통해 인간에서 처음 확인되었으며13 이후 가스 크로마토그래피(GC) 및 고성능 분석을 포함한 다양하고 정교한 분석 기술을 통해 인간의 혈액, 소변 및 뇌척수액에서 확인되었습니다. 질량분석기(MS)와 결합된 액체 크로마토그래피(HPLC)(자세한 검토는 참고문헌 14 참조). 그러나 뇌에서 DMT의 생체 내 샘플링은 설치류 연구로 제한되었으며 쥐는 이러한 목적으로 가장 널리 연구되는 종입니다. 여러 보고에 따르면 쥐의 뇌와 기타 조직에서 내인성 DMT의 존재가 확인되었습니다. Saavedra와 Axelrod는 쥐에게 C14-트립타민을 수조내 주사하고 다중 용매 시스템을 사용한 박층 크로마토그래피를 통해 C14-NMT 및 C14-DMT의 전체 뇌 회복을 입증했습니다. Beaton과 Morris는 GC-MS16을 사용하여 다양한 발달 단계에서 치료받지 않은 쥐의 전뇌 추출물에서 DMT를 검출하고 정량화했습니다. Kärkkäinenet al. 모노아민 산화효소 억제제(MAOI)로 사전 처리된 쥐를 대상으로 HPLC-탠덤 질량 분석법(MS/MS)17을 사용하여 신장, 폐, 간 및 뇌 조직에 존재하는 DMT를 발견했습니다. Barkeret al. 자유롭게 행동하는 치료되지 않은 쥐의 후두 피질에서 미세 투석을 통해 수집된 관류액 샘플을 분석하고 LC-MS/MS18을 사용하여 DMT의 존재를 확인했습니다. 마지막으로 Dean et al. 자유롭게 행동하는 치료되지 않은 쥐의 후두엽 피질에서 수집한 관류액 샘플에서 DMT를 정량화하기 위해 형광 검출 기능이 있는 HPLC를 사용했으며 내인성 DMT 수준이 0.05~2.2nM6 범위임을 보여주었습니다.