人OATP1B3激动的分子机制及其介导酚磺酞转运的研究

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人OATP1B3激动的分子机制研究:有机阴离子转运多肽(Organic anion transporting polypeptides,OATPs)1B1 和 1B3 都能转运雌酮-3-硫酸酯(Estrone-3-sulfate,E3S)。然而,表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)抑制OATP1B1介导的E3S转运,激动OATP1B3介导的E3S转运。OATP1B1与OATP1B3由12个跨膜结构域组成,具有高度同源性。在课题组之前研究的基础上,我们继续探究EGCG激动OATP1B3的关键结构域和氨基酸残基。在本研究中,我们构建了嵌合体并进行功能研究,发现跨膜结构域8(Transmembrane domain 8,TM8)对 EGCG 激动 OATP1B3 至关重要。比对 OATP1B1与OATP1B3的TM8区氨基酸序列,发现共有5个氨基酸残基不同,并分别构建了它们的单突变体,即 OATP1B3-F376I、1B3-I380V、1B3-T385I、1B3-V386F 和 1B3-T388S。功能实验结果表明,V386为EGCG激动OATP1B3的关键氨基酸残基。动力学研究结果表明,在EGCG存在下,嵌合体1B3-TM8和突变体1B3-V386F介导E3S转运的米氏常数Km比无EGCG时增加,而最大转运速率Vmax降低,说明了它们激动E3S转运活性的丧失是由于底物结合亲和力降低和最大转运速率降低引起的。为研究386位不同氨基酸对EGCG激动作用的影响,我们还构建了 1B3-V386I、V386A和V386G三个突变体。功能研究显示,1B3-V386I不被EGCG激动,而1B3-V386A和1B3-V386G仍然能被EGCG激动,说明在386位小的疏水性氨基酸残基有助于激动作用。另外,功能实验显示EGCG抑制OATP1B3介导的普伐他汀摄取,槲皮素3-O-α-L-吡喃阿拉伯糖(1→2)-α-L-吡喃鼠李糖苷激动OATP1B3介导的E3S摄取不受TM8和V386F的影响,说明小分子激动OATP1B3具有底物和调节剂依赖性。综上所述,本研究表明TM8中的V386对EGCG激动OATP1B3至关重要。OATP1B3介导酚磺酞转运的研究:酚磺酞(Phenolsulfonphthalein,PSP)是一种磺酞染料,被用作检测肾功能的诊断剂和细胞培养基中的pH指示剂。PSP进入人体后,会被排泄到尿液和胆汁中。在胆汁排泄中,PSP通过多药耐药蛋白2(Multidrug resistance protein 2,MRP2)从肝细胞外排进入胆汁。然而,目前尚不清楚PSP从血液进入肝细胞的分子机制。有机阴离子转运多肽1B1(OATP1B1)、OATP1B3、OATP2B1、钠/牛磺胆酸共转运多肽(Na+/taurocholate cotransporting polypeptide,NTCP)、有机阳离子转运体 1(Organic cation transporter 1,OCT1)和有机阴离子转运体 2(Organic anion transporter 2,OAT2),是表达在人肝细胞基底外侧膜上的六种主要肝脏摄取转运蛋白。在本研究中,我们探究了这六种肝脏摄取转运蛋白对PSP的转运情况,以确定它们是否参与肝细胞对PSP的摄取。结果表明,PSP是OATP1B1、OATP1B3和OATP2B1的底物,并且OATP1B3可能发挥最主要的作用。动力学结果表明,OATP1B1、OATP1B3和OATP2B1介导PSP转运的Vax/Km值分别为4.9、11.4和4.7,进一步说明了OATP1B3具有最高的PSP转运效率。PSP在野生型(WT)和Oatp1b2基因敲除(KO)小鼠体内的药代动力学研究结果显示,KO小鼠血浆中的Cmax、AUC0-8高于WT小鼠,而肝脏中的Cmax、AUC0-8低于WT小鼠,说明PSP通过Oatp1b2从血液转运进入肝细胞,Oatp1b2在PSP的肝脏处置中起着重要作用。转运体介导的药物-药物相互作用研究表明,PSP与已知的OATP底物/抑制剂发生相互作用,但细胞培养基中PSP的存在对OATPs的功能没有显著影响。综上所述,PSP是肝转运体OATP1B1、OATP1B3和OATP2B1的底物,其中OATP1B3具有最大转运效率,负责将PSP从血液转运进入肝细胞。
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