Кіріспе
EBI Gene Expression Atlas-та Homo sapiens ABCB1-де табылған сүтқоректілердің ақуызы ABCB1 97 экспериментте [93 жоғары/106 төмен] дифференциалды түрде экспрессияланады: 26 ағза бөліктері: бүйрек [2 жоғары/0 төмен], сүйек миы [0 жоғары/2 төмен]; 29 ауру жағдайы: қалыпты [10 жоғары/3 төмен], глиобластома [0 жоғары/2 төмен]; 30 жасуша түрі, 22 жасуша желісі, 11 қоспалы емдеу және 16 басқа жағдай. Факторлық мән факторы жоғары/төмен Легенда: – геннің жоғары/төмен реттелуін зерттеген зерттеулер саны. Қалыпты ауру жағдайы 10/3. Құралды емдеу 3/0. Стромальды жасуша Жасуша түрі 1/2. Бүйрек Жасуша түрі 2/0. MDA MB 231 Жасуша желісі 0/2. Глиобластома ауру жағдайы 0/2. Эпителиялық жасуша Жасуша түрі 0/2. HeLa Жасуша желісі 0/2. Алғашқы ауру сатысы 2/0. Сүйек миы Организмі бөлігі 0/2. АТЛАС P гликопротеин 1 (өткізгіш гликопротеин, қысқартылған P gp немесе Pgp), сонымен қатар көп дәріге төзімділік протеіні 1 (MDR1) немесе АТФ байланыстыру кассетасының B 1 (ABCB1) суб-отбасының мүшесі немесе 243 дифференциация кластері (CD243) – жасуша мембранасының маңызды протеіні, ол көптеген шетелдік заттарды жасушалардан шығарып тастайды. Формальдырақ айтқанда, бұл кең субстратқа ие АТФ тәуелді эффлюкс сорғысы. Ол жануарларда, саңырауқұлақтарда және бактерияларда кездеседі және зиянды заттарға қарсы қорғаныс механизмі ретінде пайда болған болуы мүмкін. P gp кеңінен таралып, ішек эпителийінде экспрессияланады, онда ол ксенобиотиктерді (токсиндер немесе дәрілер сияқты) ішек қуысына, бауыр жасушаларында – өт жолдарына, бүйректің проксимальды түтікшелерінің жасушаларында – несеп сүзіліміне (проксимальды түтікшеде), ал капиллярлардың эндотелий жасушаларында – қан-ми қабығы мен қан-тест қабығында қайтарады. P gp – адамдарда ABCB1 генімен кодталатын гликопротеин. P gp – жақсы сипатталған ABC транспортері (экстра және клеткаішілік мембраналар арқылы кең спектрлі субстраттарды тасымалдайтын) MDR/TAP суб-отбасы. P gp арқылы ксенобиотиктерді ішек қуысына қалыпты түрде шығару фармакокинетикалық тұрғыдан кейбір фармацевтикалық препараттардың тиімділігін төмендетеді (олар P gp субстраттары деп аталады). Сонымен қатар, кейбір қатерлі жасушалар да P gp-ні көп мөлшерде экспрессиялайды, бұл әсерді күшейтеді және бұл қатерлі ісіктерді көп дәріге төзімді етеді. Көптеген дәрілер P gp-ні тежейді, әдетте олардың негізгі әрекет ету механизмі ретінде емес, жай ғана. Кейбір тағамдар да солай істейді. Мұндай заттардың кез келгенін кейде P gp ингибиторы деп атайды. P gp 1971 жылы Виктор Линг ашқан.
ABCB1 at EBI Gene Expression Atlas ABCB1 is differentially expressed in 97 experiments [93 up/106 dn]: 26 organism parts: kidney [2 up/0 dn], bone marrow [0 up/2 dn], ; 29 disease states: normal [10 up/3 dn], glioblastoma [0 up/2 dn], ; 30 cell types, 22 cell lines, 11 compound treatments and 16 other conditions. Factor Value Factor Up/Down Legend: – number of studies the gene is up/down in Normal Disease state 10/3None Compound treatment 3/0Stromal cell Cell type 1/2Kidney Cell type 2/0MDA MB 231 Cell line 0/2Glioblastoma Disease state 0/2Epithelial cell Cell type 0/2HeLa Cell line 0/2Primary Disease staging 2/0Bone marrow Organism part 0/2 ABCB1 expression data in ATLAS
P glycoprotein 1 (permeability glycoprotein, abbreviated as P gp or Pgp) also known as multidrug resistance protein 1 (MDR1) or ATP binding cassette sub family B member 1 (ABCB1) or cluster of differentiation 243 (CD243) is an important protein of the cell membrane that pumps many foreign substances out of cells. More formally, it is an ATP dependent efflux pump with broad substrate specificity. It exists in animals, fungi, and bacteria, and it likely evolved as a defense mechanism against harmful substances. P gp is extensively distributed and expressed in the intestinal epithelium where it pumps xenobiotics (such as toxins or drugs) back into the intestinal lumen, in liver cells where it pumps them into bile ducts, in the cells of the proximal tubule of the kidney where it pumps them into urinary filtrate (in the proximal tubule), and in the capillary endothelial cells composing the blood–brain barrier and blood–testis barrier, where it pumps them back into the capillaries. P gp is a glycoprotein that in humans is encoded by the ABCB1 gene. P gp is a well characterized ABC transporter (which transports a wide variety of substrates across extra and intracellular membranes) of the MDR/TAP subfamily. The normal excretion of xenobiotics back into the gut lumen by P gp pharmacokinetically reduces the efficacy of some pharmaceutical drugs (which are said to be P gp substrates). In addition, some cancer cells also express large amounts of P gp, further amplifying that effect and rendering these cancers multidrug resistant. Many drugs inhibit P gp, typically incidentally rather than as their main mechanism of action; some foods do as well. Any such substance can sometimes be called a P gp inhibitor. P gp was discovered in 1971 by Victor Ling.
Ген
2015 жылы ABCB1 полиморфизмдерін талдау көрсеткендей, "ABCB1 генінің өзгеруінің P-гликопротеиннің экспрессиясына (РНК жіберуші және белок экспрессиясы) және/немесе әртүрлі тіндердегі (мысалы, бауыр, ішек және жүрек) активтілігіне тигізетін әсері шамалы. ABCB1 полиморфизмдері мен гаплотиптері дәрілік заттардың сіңуі мен оларға жауап берудегі өзгерістермен, соның ішінде әртүрлі этникалық топтардағы әртүрлі ABCB1 субстраттарымен байланысты жағымсыз құбылыстармен қатар келсе де, нәтижелер көбінесе қайшылыққа толы, ал клиникалық маңызы шектеулі."
Белсенділер
P gp – 170 кДа трансмембраналық гликопротеин, оның құрамында 10-15 кДа N-терминалды гликозилдеу бар. Белгінің N-терминалды жартысында 6 трансмембраналық спираль орналасқан, одан кейін ATP байланысу орны бар үлкен цитоплазмалық домен, сосын 6 трансмембраналық спираль және ATP байланысу домені бар екінші бөлім келеді. Бұл бөлім полипептидтің бірінші жартысымен 65%-дан астам аминқышқылдық ұқсастық көрсетеді. 2009 жылы сүтқоректілердің P гликопротеинінің (3G5U) алғашқы құрылымы анықталды. Құрылым мысық MDR3 генінің Pichia pastoris ашытқысында гетерологты түрде экспрессияланған өнімінен алынған. Тышқанның P gp құрылымы бактериялық ABC тасымалдаушысы MsbA (3B5W және 3B5X) құрылымына ұқсас, ол мембрананың ішкі жағына қарай бағытталған конформацияны қабылдайды, бұл мембрананың ішкі қабатында субстратты байланыстыру үшін маңызды деп саналады. P gp-нің қосымша құрылымдары (3G60 және 3G61) екі түрлі циклді пептидтік субстраттар/ингибиторлардың байланысу орындарын анықтап, шешілді. P gp-нің кең байлау қалтасы ароматты аминқышқылдарының тізбектерімен қапталған. Молекулалық динамикалық (МД) модельдеу арқылы бұл тізбектің тасымалдаушының құрылымдық тұрақтылығына (нуклеотид байланысу домендерінде) тікелей әсер ететіні және ішкі дәрілік заттарды байланыстыру қалтасының ең төменгі шекарасын анықтайтыны дәлелденді.
Түрі, тіндердегі және субклеткалық таралуы
P gp бауыр, ұйқы безі, бүйрек, тоқ ішек және жіңішке ішектегі белгілі бір жасуша түрлерінде негізінен экспрессияланады. P gp ми капиллярларының эндотелий жасушаларында да табылады.
Рак клеткаларындағы P-gp экспрессиясы мен қызметін реттеу
Транскрипциялық деңгейде P gp экспрессиясы жан-жақты зерттелді және көптеген транскрипциялық факторлар мен жолдар осы процесте рөл атқарады. P gp генінің промоторлық аймақтарына байланысу арқылы P gp-ні тікелей реттеуге p53, YB 1 және NF κB сияқты әртүрлі транскрипциялық факторлар қатысады. Көптеген жасушалық сигналды беру жолдары да P gp транскрипциялық реттеуге қатысады. Мысалы, PI3K/Akt жолы P gp экспрессиясын оңтайландырады. Митогендік белсендірілген протеинкиназа (MAPK) сигнализациясы үш жолды қамтиды: классикалық MAPK/ERK жолы, p38 MAPK жолы және c Jun N терминалды киназа (JNK) жолы, олардың барлығы P gp экспрессиясын реттеуге қатысты екені хабарланды. Зерттеулер MAPK/ERK жолы P gp-нің оң реттелуіне қатысатынын көрсетті; p38 MAPK жолы P gp генінің экспрессиясын теріс реттейді; ал JNK жолы P gp-нің оң және теріс реттелуіне қатысатыны мәлімделген. 2008 жылдан кейін микроРНК (миРНК) P gp экспрессиясын транскрипциялық және посттранскрипциялық деңгейлерде реттеудегі жаңа фактор ретінде анықталды. Кейбір миРНК P gp экспрессиясын төмендетеді. Мысалы, miR 200c JNK сигналды жолы арқылы P gp экспрессиясын төмендетеді. miR 145 P gp генінің 3' UTR-на тікелей байланысып, P gp-нің mRNA-сын реттейді және осылайша P gp-нің трансляциясын тежейді. Кейбір басқа миРНК P gp экспрессиясын арттырады. Мысалы, miR 27a Raf киназа ингибиторлы ақуызын (RKIP) басу арқылы P gp экспрессиясын арттырады; сондай-ақ, miR 27a P gp генінің промоторына тікелей байланыса алады, бұл транскрипциялық факторлардың әрекет механизміне ұқсас жұмыс істейді. P gp экспрессиясы сондай-ақ посттранскрипциялық модификация, деградация және P gp-нің ішкі жасушалық тасымалы сияқты посттранскрипциялық оқиғалар арқылы реттеледі. Pim 1 P gp-ні убиквитинациядан және одан кейінгі протеасомалық ыдыраудан қорғайды. Small GTPases Rab5 P gp-нің эндоцитоздық тасымалын төмендетеді және осылайша жасуша мембранасындағы функционалдық P gp деңгейін арттырады; ал Small GTPases Rab4 керісінше әрекет етеді: Rab4 P gp-нің экзоцитоздық тасымалын жасушалық бөліктерден жасуша мембранасына төмендетеді, сондықтан жасуша мембранасындағы функционалдық P gp деңгейін төмендетеді.
Дәрілік өзара әсерлесулер
P гликопротеинінің кең таралған фармакологиялық ингибиторларына: амиодарон, кларитромицин, циклоспорин, колхицин, дилтиазем, эритромицин, фелодипин, кетоконазол, лансопразол, омепразол және басқа да протондық сорғы ингибиторлары, нифедипин, пароксетин, резерпин, саквинавир және дулоксетин жатады. Элакридар және CP 100356 – басқа да кең таралған P gp ингибиторлары. Зосукидар мен тарикидар да осы мақсатта әзірленген. Сонымен қатар, вальсподар мен реверсан – осындай заттардың тағы бір мысалы. ABCB1 INR-ді 2,5 мақсатты деңгейінде ұстау үшін қажетті варфариннің тәуліктік дозасына байланысты. 2677G>T SNP GT немесе TT генотипі бар пациенттерге күніне шамамен 20%-ға жуық варфарин қажет. P гликопротеинінің кең таралған фармакологиялық индукторлары: карбамазепин, дексаметазон, доксорубицин, нефазодон, фенобарбитал, фенитоин, празозин, рифампицин, ақжол шөп, тенофовир, типранавир, тразодон және винбластин. P гликопротеинінің субстраттары P gp ингибиторлары немесе индукторларымен дәрілік өзара әрекеттесулер нәтижесінде фармакокинетикалық өзгерістерге ұшырайды. Осы субстраттардың кейбіреулеріне колхицин, циклоспорин, дабигатран, фексофенадин, индинавир, морфин және сиролимус жатады. P gp функциясының өзгеруі ішек қабыну ауруларымен (ІҚА) байланысты; алайда, ішек қабынуындағы оның екіұшты әсеріне байланысты көптеген сұрақтар әлі де жауапсыз қалды. Эфлюкс белсенділігінің төмендеуі ауруға бейімділікті және дәрілік заттардың уыттануын күшейте алады, ал эфлюкс белсенділігінің жоғарылауы ІҚА кезінде емдік препараттарға төзімділікті тудыруы мүмкін.
Қатерлі ісік
P gp эффлюкс белсенділігі, химиялық терапиялық заттар және басқа да пайдалы дәрілер сияқты заттардың жасуша ішіндегі концентрациясын тиімді деңгейден төмендетуге мүмкіндік береді. Осының салдарынан, P gp-нің жоғары экспрессиясы адамның көп дәріге төзімді (MDR) қатерлі ісіктерінде дәрілердің жасуша ішінде жиналуының азаюына және көп дәріге төзімділіктің дамуына себеп болатын басты механизмдердің бірі болып табылады.
Тарих
ПГП алғаш рет 1976 жылы сипатталды. Цитотоксикалық препараттарға төзімділік дамытқан мутантты қатерлі ісік жасушаларында көп дәрілік препараттарға қарсы тұру қабілетін ПГП қамтамасыз ететіні көрсетілді. Адам ПГП-мен 87% гомологиясы бар тышқанның ПГП құрылымы 2009 жылы рентгендік кристаллография әдісімен анықталды.
Зерттеу
Радиоактивті верапамил позитрондық эмиссиялық томография арқылы P-гликопротеинінің (P gp) жұмысын өлшеуге қолданылуы мүмкін. P-гликопротеіні (P gp) жаңағы B клеткаларын, транзиттік B клеткаларынан ажырату үшін де пайдаланылады. Бұл ажыратуды жасау үшін Invitrogen компаниясының родамин 123 және MitoTracker бояғыштары сияқты бояғыштар қолданылуы мүмкін.
Дәрілік мақсат ретінде MDR1
MDR1 ингибиторлары түрлі ауруларды, әсіресе қатерлі ісіктерді емдеуге қабілетті деген ұсыныс бар, бірақ ешқайсысы клиникалық сынақтарда сәтті болған жоқ.
Жалғыз нуклеотид полиморфизмі rs1045642
Бір нуклеотидтік полиморфизмдер PGP сорғысының ерекше қызметі үшін маңызды. TT генотипімен анықталған гомозиготалық субъектілер әдетте жасушадан ксенобиотиктерді шығаруға жақсырақ қабілетті. ABCB1/MDR1 аллелі үшін гомозиготалық генотип қан тамырларынан жоғары сіңірілуге және люменге аз шығарылуға мүмкіндік береді. Гетерозиготалық (КТ) аллельдері бар ксенобиотиктер гомозиготалық аллельдерге қарағанда төмендеу жылдамдықпен шығарылады.