Abstract Organic cation transporters (OCTs) facilitate the translocation of catecholamines and xenobiotics across the plasma membrane in various tissues throughout the human body. OCT3 plays a key role in low-affinity, high-capacity uptake of monoamines in most tissues including heart, brain and liver. Its deregulation plays a role in diseases. Despite its importance, the structural basis of OCT3 function and its inhibition has remained enigmatic. Here we describe the cryo-EM structure of human OCT3 at 3.2 Å resolution. Structures of OCT3 bound to two inhibitors, corticosterone and decynium-22, define the ligand binding pocket and reveal common features of major facilitator transporter inhibitors. In addition, we relate the functional characteristics of an extensive collection of previously uncharacterized human genetic variants to structural features, thereby providing a basis for understanding the impact of OCT3 polymorphisms.

Abstract 3,4-Methylenedioxymethamphetamine (MDMA, ‘ ecstasy’ ) is re-emerging in clinical settings as a candidate for the treatment of specific psychiatric disorders (e.g. post-traumatic stress disorder) in combination with psychotherapy. MDMA is a psychoactive drug, typically regarded as an empathogen or entactogen, which leads to transporter-mediated monoamine release. Despite its therapeutic potential, MDMA can induce dose-, individual-, and context-dependent untoward effects outside safe settings. In this study, we investigated whether three new methylenedioxy bioisosteres of MDMA improve its off-target profile. In vitro methods included radiotracer assays, transporter electrophysiology, bioluminescence resonance energy transfer and fluorescence-based assays, pooled human liver microsome/S9 fraction incubation with isozyme mapping, and liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry. In silico methods included molecular docking. Compared with MDMA, all three MDMA bioisosteres (ODMA, TDMA, and SeDMA) showed similar pharmacological activity at human serotonin and dopamine transporters (hSERT and hDAT, respectively) but decreased activity at 5-HT 2A/2B/2C receptors. Regarding their hepatic metabolism, they differed from MDMA, with N -demethylation being the only metabolic route shared, and without forming phase II metabolites. Additional screening for their interaction with human organic cation transporters (hOCTs) and plasma membrane transporter (hPMAT) revealed a weaker interaction of the MDMA analogs with hOCT1, hOCT2, and hPMAT. Our findings suggest that these new MDMA analogs might constitute appealing therapeutic alternatives to MDMA, sparing the primary pharmacological activity at hSERT and hDAT, but displaying a reduced activity at 5-HT 2A/2B/2C receptors and reduced hepatic metabolism. Whether these MDMA bioisosteres may pose lower risk alternatives to the clinically re-emerging MDMA warrants further studies.

Background and Purpose Paracetamol has been found to alleviate inflammatory pain by modulating K V 7 channels. Its metabolite N‐acetyl‐4‐benzoquinoneimine (NAPQI) increases currents through these channels via a stretch of three cysteine residues in the channel S2–S3 linker. Through this effect, the excitability of neurons in the pain pathway is dampened. Inflammatory mediators, in turn, enhance the excitability of sensory neurons by inhibiting K V 7 channels. Here, a specific interaction between NAPQI and the so‐called inflammatory soup was investigated. Experimental Approach Currents through K V 7 channels were measured in sensory neurons and after heterologous expression in tsA201 cells. In addition, changes in cytosolic Ca 2+ and in the distribution of PIP 2 (PI(4,5)P 2 ) between membrane and cytosol were determined by fluorescence microscopy. Key Results NAPQI abolished Ca 2+ ‐mediated inhibitory effects of an ‘inflammatory soup’ containing ADP, ATP, bradykinin, histamine, 5‐hydroxytryptamine, prostaglandin E 2 , substance P and a PAR2 agonist on K V 7 channel currents in sensory neurons. Moreover, the increase of K V 7.2 channel currents by quenching of cytosolic Ca 2+ as well as the current decrease by depletion of membrane PIP 2 was impaired by NAPQI. These effects were lost in mutant channels lacking the three cysteines in the S2–S3 linker. Conclusion and Implication NAPQI targets the three‐cysteine motif in the S2–S3 linker of K V 7.2 channels to counteract the signalling cascades employed by inflammatory mediators that inhibit these channels. In sensory neurons, this abolishes the closure of K V 7 channels by the inflammatory soup. This mechanism is likely involved in the alleviation of inflammatory pain by paracetamol.