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Unique effect of clozapine on adenosine A2A-dopamine D2 receptor heteromerization - 26/02/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114327 
Marta Valle-León a, b, 1, Nil Casajuana-Martin c, 1, Claudia Llinas del Torrent c, Josep Argerich a, b, Laura Gómez-Acero a, b, Kristoffer Sahlholm a, b, d, e, Sergi Ferré f, , Leonardo Pardo c, , Francisco Ciruela a, b,
a Pharmacology Unit, Department of Pathology and Experimental Therapeutics, School of Medicine and Health Sciences, Institute of Neurosciences, University of Barcelona, 08907 L′Hospitalet de Llobregat, Spain 
b Neuropharmacology and Pain Group, Neuroscience Program, Institut d′Investigació Biomèdica de Bellvitge, IDIBELL, 08907 L′Hospitalet de Llobregat, Spain 
c Laboratory of Computational Medicine, Biostatistics Unit, Faculty of Medicine, Universitat Autònoma Barcelona, Bellaterra, 08193 Barcelona, Spain 
d Department of Integrative Medical Biology, Wallenberg Centre for Molecular Medicine, Umeå University, 907 87 Umeå, Sweden 
e Department of Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden 
f Integrative Neurobiology Section, National Institute on Drug Abuse, Intramural Research Program, National Institutes of Health, Baltimore, MD, USA 

Corresponding authors.⁎⁎Corresponding author at: Pharmacology Unit, Department of Pathology and Experimental Therapeutics, School of Medicine and Health Sciences, Institute of Neurosciences, University of Barcelona, 08907 L′Hospitalet de Llobregat, Spain.Pharmacology Unit, Department of Pathology and Experimental Therapeutics, School of Medicine and Health Sciences, Institute of Neurosciences, University of BarcelonaL′Hospitalet de Llobregat08907Spain

Abstract

The striatal dopamine D2 receptor (D2R) is generally accepted to be involved in positive symptoms of schizophrenia and is a main target for clinically used antipsychotics. D2R are highly expressed in the striatum, where they form heteromers with the adenosine A2A receptor (A2AR). Changes in the density of A2AR-D2R heteromers have been reported in postmortem tissue from patients with schizophrenia, but the degree to which A2R are involved in schizophrenia and the effect of antipsychotic drugs is unknown. Here, we examine the effect of exposure to three prototypical antipsychotic drugs on A2AR-D2R heteromerization in mammalian cells using a NanoBiT assay. After 16 h of exposure, a significant increase in the density of A2AR-D2R heteromers was found with haloperidol and aripiprazole, but not with clozapine. On the other hand, clozapine, but not haloperidol or aripiprazole, was associated with a significant decrease in A2AR-D2R heteromerization after 2 h of treatment. Computational binding models of these compounds revealed distinctive molecular signatures that explain their different influence on heteromerization. The bulky tricyclic moiety of clozapine displaces TM 5 of D2R, inducing a clash with A2AR, while the extended binding mode of haloperidol and aripiprazole stabilizes a specific conformation of the second extracellular loop of D2R that enhances the interaction with A2AR. It is proposed that an increase in A2AR-D2R heteromerization is involved in the extrapyramidal side effects (EPS) of antipsychotics and that the specific clozapine-mediated destabilization of A2AR-D2R heteromerization can explain its low EPS liability.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Antipsychotics differentially alter the dynamics of A2AR-D2R heteromer formation.
The tricyclic moiety of clozapine displaces TM 5 of D2R inducing a clash with A2AR.
The binding mode of haloperidol and aripiprazole stabilizes the interaction with A2AR.
Clozapine destabilization of A2AR-D2R heteromer might explain its low EPS liability.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Clozapine, Haloperidol, Aripiprazole, Dopamine D2 receptor, Adenosine A2A receptor, Receptor heteromerization


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Vol 160

Article 114327- avril 2023 Retour au numéro
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