In der vorliegenden Arbeit wurde die Regulation der Aktivität der vesikulären Monoamintransporter VMAT1 und VMAT2 durch heterotrimere G-Proteine untersucht.

In der humanen neuroendokrinen Zellinie BON werden VMAT1 und VMAT2 exprimiert. Sie colokalisieren in diesen Zellen mit der &agr;-Untereinheit des heterotrimeren G-Proteins Go₂ vorwiegend auf großen elektronendichten Vesikeln, den LDCVs. Die Aktivität beider Transporter unterliegt einer Regulation durch G&agr;o₂. Nach Aktivierung des G-Proteins kommt es zu einer Hemmung der vesikulären Monoaminaufnahme. Die Aktivität von VMAT2 wird dabei empfindlicher reguliert als die Aktivität von VMAT1.

In Primärkulturen von Rapheneuronen der Ratte wird VMAT2 als neuronale Variante des Transporters exprimiert. VMAT2 lokalisiert in diesen Neuronen überwiegend auf kleinen synaptischen Vesikeln, den SSVs. Hier kommt es zu einer Colokalisation mit G&agr;o₂ auf diesem Vesikeltyp. Auch in Rapheneuronen wird die Aktivität von VMAT2 durch diese G-Protein Untereinheit gehemmt.

Elektronenmikroskopische Befunde belegen die Lokalisation von VMAT2 und G&agr;o₂ auf SSVs von serotonergen Axonterminalen im präfrontalen Cortex der Ratte. An einer Präparation synaptischer Vesikel aus diesem Gehirnbereich konnte ebenfalls eine Hemmung der Transportaktivität von VMAT2 durch G&agr;o₂ nachgewiesen werden.

Auch in Thrombozyten der Maus unterliegt die vesikuläre Serotoninaufnahme einer Hemmung durch ein heterotrimeres G-Protein. In chronisch entleerten Vesikeln aus Mäusen, in denen das Gen für die periphere Tryptophanhydroxylase deletionsmutiert vorlag, konnte zunächst keine Hemmung der Serotoninaufnahme durch heterotrimere G-Proteine beobachtet werden. Nach Vorbeladung der Vesikel mit Serotonin war dies jedoch der Fall. Die Aktivierung des G-Proteins wird somit sehr wahrscheinlich über den Füllungszustand der Vesikel gesteuert.

In this study we investigated the regulation of the activity of the vesicular monoamine transporters VMAT1 and VMAT2 by heterotrimeric G-proteins.

In the human neuroendocrine cell line BON both transporters are expressed. They colocalize in these cells with the &agr;-subunit of the heterotrimeric G-protein Go₂ predominantely on Large Dense Core Vesicles (LDCVs). The activity of both VMAT1 and VMAT2 is regulated by G&agr;o₂. G-protein activation results in a down-regulation of vesicular monoamine uptake. VMAT2 appears to be more sensitive towards the observed G-protein regulation than VMAT1.

Serotonergic raphe neurons in primary culture express VMAT2 as the neuronal form of the transporter. In these neurons VMAT2 predominantely localizes to Small Synaptic Vesicles (SSVs). Here, VMAT2 colocalizes with G&agr;o₂ on SSVs. In these neurons G&agr;o₂-dependent down-regulation of VMAT2 activity was observed, too.

Immunoelectron microscopic analysis confirmed a localization of VMAT2 and G&agr;o₂ on SSVs from serotonergic terminals in the rat prefrontal cortex. In addition, G&agr;o₂-dependent regulation of VMAT2 activity could also be demonstrated when using a crude synaptic vesicle preparation of this brain area.

Even in platelets obtained from mice the vesicular serotonin uptake is down-regulated by heterotrimeric G-proteins. In serotonin-depleted platelets from peripheral tryptophane-hydroxylase knockout mice no G-protein-dependent down-regulation of monoamine uptake was observed. After preincubation of the platelets with serotonin, the G-protein regulation was restored. Therefore, the vesicular transmitter content appears to be a likely factor of G-protein activation in platelets.