La cryo-EM revela cómo funciona el transportador de taurina y cómo se dimeriza a través del colesterol

La taurina es uno de los aminoácidos más abundantes en el cuerpo humano, concentrada en tejidos excitables como el cerebro, la retina y el corazón. Desempeña funciones críticas en la osmorregulación, la antioxidación, la neurotransmisión y el envejecimiento. Dado que la biosíntesis de taurina disminuye con la edad, el transportador de taurina (TauT, un miembro de la familia SLC6/transportadores de neurotransmisores dependientes de sodio) se convierte en el principal mecanismo para mantener niveles intracelulares adecuados de taurina. La disfunción del TauT está vinculada a la degeneración retiniana, la cardiomiopatía, los trastornos neurológicos y la desregulación metabólica, lo que hace que la comprensión estructural de su funcionamiento sea clínicamente importante.

El equipo de investigación expresó TauT humano de tipo salvaje de longitud completa en células HEK293S GnTI⁻ y lo purificó en micelas de detergente (LMNG) o lo reconstituyó en nanodiscos lipídicos de composiciones variables. Se utilizó cryo-EM de partícula única para resolver estructuras en tres estados funcionales: el estado abierto hacia el interior en ausencia de ligando (apo) (3,20 Å), y estados ocluidos unidos a taurina (3,05 Å) o GABA (3,26 Å). Las muestras reconstituidas en nanodiscos revelaron adicionalmente formas tanto monoméricas (3,23 Å) como homodimérica (3,25 Å) del TauT.

Todas las estructuras comparten el pliegue canónico LeuT —12 hélices transmembrana con una simetría pseudobifold invertida— común a los miembros de la familia SLC6. El bolsillo de unión al sustrato acomoda la taurina mediante interacciones electrostáticas específicas y puentes de hidrógeno que difieren de forma sutil pero crítica respecto a las del GAT1, lo que explica por qué el TauT tiene una afinidad mucho menor por el GABA que los transportadores de GABA dedicados, a pesar de una similitud de secuencia del ~62%. La estructura apo captura el transportador en una conformación abierta hacia el interior, mientras que la unión del sustrato impulsa la transición hacia un estado ocluido, lo que es coherente con el mecanismo de transporte por acceso alternante.

Un hallazgo novedoso de gran relevancia es la homodimerización del TauT mediada por colesterol. El dímero —observado únicamente en condiciones de nanodisco, no en detergente— se ensambla a través de dos moléculas de colesterol que se insertan entre la TM5 de un protómero y la TM7/EL3 del otro, formando contactos hidrofóbicos con residuos que incluyen Leu258, Val262, Thr266, Phe338, Phe342 y Leu278. Los contactos intermoleculares directos TM5-TM5 (Val262, Leu265) estabilizan adicionalmente la interfaz. Las mutaciones de sustitución de carga en Val262 y Leu265 abolieron la actividad de transporte, lo que subraya la importancia funcional de estas interacciones. La eliminación del colesterol mediante tratamiento con metil-beta-ciclodextrina eliminó la población dimérica, confirmando el papel esencial del colesterol. La arquitectura de este dímero de TauT difiere del homodímero de NET descrito recientemente, que involucra colesterol, PI y PIP2 en una interfaz TM3/4/9/12.

Estos hallazgos proporcionan el primer marco a nivel atómico para comprender la selectividad de sustrato y el mecanismo de transporte del TauT, y revelan la dimerización dependiente de colesterol como una posible característica reguladora del TauT. Los datos estructurales sientan las bases para el diseño racional de moduladores del TauT destinados a tratar enfermedades relacionadas con la deficiencia de taurina y, potencialmente, frenar el deterioro asociado al envejecimiento.