Expression Cloning of a Serotonin Transporter: A New Way to Study Antidepressant Drugs

Abstract

Tricyclic antidepressants revolutionized the treatment of depression. These results and the monoamine-depleting effect of reserpine have contributed to the proposal that an imbalance in monoamines is a causal factor in depression. Most antidepressants act to concentrate monoamines in the synapse either by blocking metabolism via monoamine oxidase or by inhibiting reuptake by plasma membrane transporters. We have used a novel cDNA expression cloning strategy to isolate cDNAs for the antidepressant-sensitive serotonin transporter and for a reserpine-sensitive vesicular monoamine transporter which is critical for packaging serotonin, dopamine, norepinephrine, epinephrine and histamine into synaptic vesicles and secretory granules. In addition, we have isolated a dopamine transporter. The three papers summarized here describe the molecular characteristics of three proteins critical for monoamine neurotransmission and which are targets for antidepressant and psychostimulant drugs. The cloning of the serotonin and dopamine transporters and of the CNS vesicular transporter provide new tools to examine how post-translational and transcriptional regulation of these transporters effect uptake, storage and release of monoamines in normal and disease states. In addition to providing substrates for further drug discovery, isolation of human homologues should be useful for assessing the possible genetic bases of depression.

Zusammenfassung

Die trizyklischen Antidepressiva haben die Behandlung der Depression revolutioniert. Diese Tatsache und die monoaminvermindernde Wirkung des Reserpins haben zu der Ansicht beigetragen, daß ein Monoamin-Ungleichgewicht ein kausaler Faktor bei Depression sein könnte. Die meisten Antidepressiva bewirken eine Monoaminkonzentration in der Synapse entweder durch Blockierung des Stoffweehsels mittels Monoaminoxidasen oder durch Hemmung der Wiederaufnahme durch Plasmamembrantransporter. Wir verwendeten eine neue Klonungsstrategie zur cDNA-Expression zwecks Isolierung der cDNA für den für Antidepressiva empfindlichen Serotonintransporter und für einen reserpinsensiblen vesikulären Monoamintransporter, der wichtig ist für die Einbringung von Serotonin, Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin und Histamin in die synaptischen Vesikel und sekretorischen Granula. Außerdem haben wir einen Dopamintransporter isoliert. Die drei hier zusammengefaßten Arbeiten beschreiben die molekularen Charakteristika dreier für die Monoamin Neurotransmission wichtigen Proteine, welche Zielscheiben der Antidepressiva und Psychostimulantien sind. Klonen der Serotonin- und Dopamintransporter eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Wirkung einer post-translationalen und transkriptionalen Regulation dieser Transporter auf die Aufnahme, Speicherung und Freisetzung der Monoamine bei Gesunden und Kranken. Die Isolierung von Humanhomologen liefert nicht nur die Grundlagen für eine weitere Entdekkung von Arzneimitteln, sondern wird sich auch als nützlich erweisen hinsichtlich einer Bewertung möglicher genetischer Grundlagen der Depression.