Indoletilamina N

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 280 (2023) Citar este artigo

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A indoletilamina N-metiltransferase (INMT) é uma enzima de transmetilação que utiliza o doador de metil S-adenosil-L-metionina para transferir grupos metil para grupos amino de compostos aceitadores de moléculas pequenas. INMT é mais conhecido por seu papel na biossíntese de N,N-dimetiltriptamina (DMT), um composto psicodélico encontrado no cérebro de mamíferos e outros tecidos. Em mamíferos, acredita-se que a biossíntese de DMT ocorra por meio da dupla metilação da triptamina, onde INMT primeiro catalisa a biossíntese de N-metiltriptamina (NMT) e depois DMT. No entanto, não se sabe se o INMT é necessário para a biossíntese do DMT endógeno. Para testar isso, geramos um novo modelo de rato nocaute INMT e estudamos a metilação da triptamina usando ensaios enzimáticos radiométricos, cromatografia em camada fina e espectrometria de massa em tandem de cromatografia líquida de ultra-alta performance. Também estudamos a metilação da triptamina em INMT recombinante de rato, coelho e humano. Relatamos que os tecidos do cérebro e do pulmão de ratos de tipo selvagem e inativos para INMT mostram níveis iguais de atividade dependente de triptamina, mas que os produtos enzimáticos não são nem NMT nem DMT. Além disso, o INMT de rato não foi suficiente para a biossíntese de NMT ou DMT. Esses resultados sugerem uma via enzimática alternativa para a biossíntese de DMT em ratos. Este trabalho motiva a investigação de novas vias para a biossíntese endógena de DMT em mamíferos.

A indoletilamina N-metiltransferase (INMT) é uma enzima de transmetilação que catalisa a transferência de grupos metil do cofator S-adenosil-L-metionina (SAM) para grupos amino de substratos aceitadores de moléculas pequenas1. A enzima tem uma ampla especificidade de substrato para várias aminas endógenas e outras pequenas moléculas com triptamina e N-metiltriptamina (NMT) sendo tipicamente consideradas como substratos primários da enzima2,3. Em uma reação de duas etapas que utiliza SAM como doador de metil, o INMT catalisa a transferência de um grupo metil para a cadeia lateral amino da triptamina para primeiro formar NMT e depois N,N-dimetiltriptamina (DMT) (Fig. 1). Essa via foi descrita pela primeira vez em 1961 por Axelrod4, que usou um ensaio enzimático radiométrico e cromatografia em camada fina para demonstrar que extratos de pulmão de coelho incubados com triptamina e C14-SAM produziam C14-NMT e C14-DMT. Este estudo foi um dos primeiros a mostrar que os metabólitos 'psicotomiméticos' podem ser formados enzimaticamente a partir de compostos de ocorrência natural.

A via biossintética do DMT em mamíferos. Acredita-se que a metilação da triptamina para formar N,N-dimetiltriptamina ocorra por meio de uma reação em duas etapas catalisada pela enzima indoliletilamina-N-metiltransferase (INMT), com N-metiltriptamina (NMT) como intermediário. O cofator S-adenosil-L-metionina (SAM) serve como o doador de metil, com S-adenosil-L-homocisteína (SAH) como um subproduto dessa transferência de metil.

A expressão de mRNA de INMT foi investigada em várias espécies de mamíferos e foi relatada em cérebro, fígado e pulmão1 de coelho, vários tecidos humanos, incluindo coração, pulmão, fígado e glândula adrenal5, bem como em cérebro, fígado, pulmão, rim, coração , e glândula adrenal de rato6. Além disso, a expressão da proteína INMT foi demonstrada em tecidos da glândula pineal do macaco Rhesus, medula espinhal e retina7. Extratos de tecidos pulmonares - principalmente de coelho - historicamente mostraram maior expressão de INMT e maior atividade de metilação para triptamina e NMT, em relação a outros tecidos1,8,9. Como resultado, o INMT de coelho foi o primeiro INMT a ser clonado e caracterizado, seguindo-se logo o INMT humano1,5. Quando expressas em células COS-1, ambas as proteínas recombinantes demonstraram suficiência para metilação da triptamina com valores aparentes de Km (mM) de (média ± SEM) 0,27 ± 0,05 e 2,92 ± 0,07, respectivamente1,5.

Embora os papéis endógenos do INMT não sejam totalmente compreendidos, a enzima talvez seja mais conhecida por sua função na metilação da triptamina endógena para formar o composto psicodélico duplamente metilado DMT10. DMT tem semelhança estrutural com o neurotransmissor serotonina (5-HT), produz efeitos psicodélicos quando administrado a humanos11 e ocorre endogenamente em uma variedade de espécies de plantas, bem como em tecidos de mamíferos e fluidos corporais12. A presença de DMT endógeno foi confirmada pela primeira vez em humanos em 1965 por meio de análise de sangue e urina13 e posteriormente foi confirmada no sangue, urina e líquido cefalorraquidiano de humanos com uma variedade de técnicas analíticas sofisticadas, incluindo cromatografia gasosa (GC) e alto desempenho cromatografia líquida (HPLC) juntamente com espectrometria de massa (MS) (consulte a referência 14 para uma revisão completa). No entanto, a amostragem in vivo de DMT no cérebro tem sido restrita a estudos com roedores, sendo os ratos a espécie mais amplamente estudada para esse fim. Vários relatos confirmaram a presença de DMT endógeno no cérebro de ratos e outros tecidos. Saavedra e Axelrod realizaram injeções intraesternais de C14-triptamina em ratos e demonstraram a recuperação cerebral total de C14-NMT e C14-DMT por meio de cromatografia em camada fina com múltiplos sistemas de solventes15. Beaton e Morris detectaram e quantificaram DMT de extratos de cérebro inteiro de ratos não tratados em vários estágios de desenvolvimento usando GC-MS16. Kärkkäinen et al. ratos pré-tratados com um inibidor da monoamina oxidase (MAOI) e encontraram DMT presente nos tecidos renal, pulmonar, hepático e cerebral usando HPLC-espectrometria de massa em tandem (MS/MS)17. Barker et ai. analisaram amostras de perfusato coletadas por microdiálise no córtex occipital de ratos não tratados com comportamento livre e confirmaram a presença de DMT usando LC–MS/MS18. Finalmente, Dean e cols. usaram HPLC com detecção de fluorescência para quantificar DMT em amostras de perfusato coletadas do córtex occipital de ratos não tratados com comportamento livre e mostraram que os níveis endógenos de DMT variaram de 0,05 a 2,2 nM6.