The study of functional and pharmacological properties of glutamate receptors

Abstract

N-methyl-D-aspartátové receptory (NMDAR) jsou ionotropní glutamátové receptory, které se podílejí na regulaci téměř všech procesů v mozku. Proto i nepatrná porucha funkce NMDAR může vést k závažným patologickým důsledkům. Mutace v genech kódujících NMDAR, které vedou ke snížení jejich funkce, se podílejí na mnoha neuropsychiatrických poruchách, jako jsou například mentální retardace, schizofrenie, poruchy autistického spektra, epilepsie a poruchy pohybu. Nedostatečnou funkci NMDAR lze korigovat pozitivními alosterickými modulátory, včetně neurosteroidů. Mechanismus který je základem potenciačního účinku steroidů však není dosud dostatečně objasněn. Pomocí elektrofyziologické metody terčíkového zámku jsme změřili účinek nově syntetizovaných analogů pregnanů, které jsou podobné neurosteroidům, na rekombinantní NMDAR s podjednotkovým složením GluN1/GluN2B. Prokázali jsme, že sloučeniny s krátkými residui na uhlíku C3, jako je pregnanolon acetát (PA-Ace) a pregnanolon karboxylát (PA-Car), jsou negativními modulátory NMDAR, zatímco sloučeniny s delšími residui na C3, jako je pregnanolon butyrát (PA-But) a epipregnanolon butyrát (EPA-But), jsou pozitivními modulátory NMDAR. Dále jsme odhalili, že EPA-But má "disuse- dependentní" pozitivní alosterický účinek, přičemž je v tomto ohledu podobný endogennímu...

N-methyl-D-Aspartate receptors (NMDAR) are ionotropic glutamate receptors that are involved in the regulation of nearly every process in the brain. Therefore, even a subtle disturbance in NMDAR function may result in severe pathological consequences. Loss-of- function mutations in the NMDAR-encoding genes have been implicated in numerous neuropsychiatric disorders, including intellectual disability, developmental delay, schizophrenia, autism spectrum disorders, epilepsy, and movement disorders. Insufficient NMDAR function can be rectified by positive allosteric modulators, including neurosteroids; however, the mechanism underlying the potentiating effect of steroids is not well understood. By employing patch-clamp electrophysiology we assessed the effect of newly synthesized neurosteroid-like pregnane analogues on recombinant GluN1/GluN2B receptors. We demonstrated that compounds with short C3 residues, such as pregnanolone acetate (PA- Ace) and pregnanolone carboxylate (PA-Car), are negative modulators of NMDAR, whereas compounds with longer C3 residues, such as pregnanolone butyrate (PA-But) and epipregnanolone butyrate (EPA-But), are positive modulators of NMDARs. Furthermore, we revealed that EPA-But has a disuse-dependent positive allosteric effect, being similar in that regard to endogenous...