GABA transporter 1 (GAT1) and L-type amino acid transporter 1 (LAT1) are secondary transporters belonging to the solute carrier (SLC) families 6 and 7, respectively. GAT1 is a monomeric sodium dependent symporter playing a crucial role in regulating GABA concentrations within the synaptic cleft. Recent findings indicated that GAT1 interacts and transport betaine, a methylammonium solute usually ...
Zusammenfassung (Englisch)
GABA transporter 1 (GAT1) and L-type amino acid transporter 1 (LAT1) are secondary transporters belonging to the solute carrier (SLC) families 6 and 7, respectively. GAT1 is a monomeric sodium dependent symporter playing a crucial role in regulating GABA concentrations within the synaptic cleft. Recent findings indicated that GAT1 interacts and transport betaine, a methylammonium solute usually transported by Betaine/GABA Transporter 1 (BGT1). The molecular mechanism, however, remains unknown. To understand the specificity and characteristics of betaine transport in GAT1 and BGT1, we identified three residues in GAT1 (Ser133, Leu300, and G403) that align with three residues in BGT1 (Glu126, Gln299, and Cys402) that might account for the differences observed between the two transporters. We revealed that GAT1 L300Q has a BGT1-like kinetics, highlighting the crucial role of a third sodium ion in BGT1 for promoting the inward-open state. Conversely, we showed that betaine reduces the affinity for sodium in GAT1 WT and L300Q indicating a transport highly sodium dependent. We propose that osmotic stress facilitates betaine transport in the GABA transporter family, a mechanism conserved from the ancestral BetP, an obligate betaine transporter from Corynebacterium glutamicum.
The SLC7 transporter LAT1 is associated with the type II transmembrane protein CD98 from the SLC3 family. The heterodimer is a sodium independent amino acid antiporter and mainly expresses in cancer cells, enhancing their survival and proliferation. Thus, it is a highly relevant target in pharmacology. The LAT1 inhibitor Brasilicardin A is a diterpenoid isolated from Nocardia brasiliensis and has low toxicity and a potent IC50. However, its interaction mode with LAT1 is still unknown. Therefore, LAT1 complex was expressed and purified in order to determine its structure with BraA. This is a crucial step for identifying rudimentary functional groups to simplify the molecule synthesis. LAT1 was detected at the surface of PC-3M cells, that are ex vivo prostatic bone metastasis (BM). These hormone refractory cells are drug-resistant, however BraA represents a promising molecule to eradicate the proliferation of BM in vitro.
Our findings provide new insights into the molecular mechanisms that modulate the activity of two distinct solute carrier families, opening up promising avenues for therapeutic intervention in various diseases.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Der GABA-Transporter 1 (GAT1) und der L-Typ-Aminosäuretransporter 1 (LAT1) sind sekundäre Transporter, die jeweils zur Solute Carrier (SLC)-Familie 6 und 7 gehören. GAT1 ist ein monomerer natriumabhängiger Symporter, der eine entscheidende Rolle bei des synaptischen Spaltes spielt. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass GAT1 mit Betain interagiert und dieses transportiert, einem ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Der GABA-Transporter 1 (GAT1) und der L-Typ-Aminosäuretransporter 1 (LAT1) sind sekundäre Transporter, die jeweils zur Solute Carrier (SLC)-Familie 6 und 7 gehören. GAT1 ist ein monomerer natriumabhängiger Symporter, der eine entscheidende Rolle bei des synaptischen Spaltes spielt. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass GAT1 mit Betain interagiert und dieses transportiert, einem Methylammonium-Osmolyt, das normalerweise vom Betain/GABA-Transporter 1 (BGT1) transportiert wird. Der molekulare Mechanismus ist jedoch noch unbekannt. Um die Spezifität und Eigenschaften des Betaintransports in GAT1 und BGT1 zu verstehen, haben wir drei Aminosäuren in GAT1 (Ser133, Leu300 und G403) identifiziert, die mit drei Aminosäuren in BGT1 (Glu126, Gln299 und Cys402) übereinstimmen und möglicherweise für die zwischen den beiden Transportern beobachteten Unterschiede verantwortlich sind. Wir haben gezeigt, dass GAT1 L300Q eine BGT1-ähnliche Kinetik aufweist, was die entscheidende Rolle eines dritten Natriumions in BGT1 für die Förderung des nach innen offenen Zustands unterstreicht. Umgekehrt haben wir gezeigt, dass Betain die Affinität zu Natrium in GAT1 WT und L300Q verringert, was auf einen stark natriumabhängigen Transport hindeutet. Wir schlagen vor, dass osmotischer Stress den Betaintransport in der GABA-Transporterfamilie erleichtert, ein Mechanismus, der vom ursprünglichen BetP, einem obligaten Betaintransporter aus Corynebacterium glutamicum, übernommen wurde.
Der SLC7-Transporter LAT1 ist mit dem Typ-II-Transmembranprotein CD98 aus der SLC3-Familie assoziiert. Das Heterodimer ist ein natriumunabhängiger Aminosäure-Antiporter und kommt hauptsächlich in Krebszellen vor, wo es deren Überleben und Vermehrung fördert. Daher ist es ein hochrelevantes Ziel in der Pharmakologie. Der LAT1-Inhibitor Brasilicardin A ist ein aus Nocardia brasiliensis isoliertes Diterpenoid mit geringer Toxizität und einer potenten IC50. Seine Wechselwirkungsweise mit LAT1 ist jedoch noch unbekannt. Daher wurde der LAT1-Komplex exprimiert und aufgereinigt, um seine Struktur mit BraA zu bestimmen. Dies ist ein entscheidender Schritt zur Identifizierung rudimentärer funktioneller Gruppen, um die Molekülsynthese zu vereinfachen. LAT1 wurde an der Oberfläche von PC-3M-Zellen nachgewiesen, bei denen es sich um ex vivo-Prostataknochenmetastasen (BM) handelt. Diese hormonresistenten Zellen sind medikamentenresistent, jedoch stellt BraA ein vielversprechendes Molekül dar, um die Vermehrung von BM in vitro zu unterbinden.
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