A P-glikoprotein 1 (permeabilitás-glikoprotein, röviden P-gp vagy Pgp), más néven multidrogrezisztencia-fehérje 1 (MDR1) vagy ATP-kötő kazetta, B alcsalád, 1. tag (ABCB1) vagy differenciációs csoport 243 (CD243) fontos sejtmembránfehérje, mely számos idegen anyagot eltávolít a sejtekből. Adenozin-trifoszfát-dependens effluxpumpa széles szubsztráttartománnyal. Megtalálható állatokban, gombákban és baktériumokban, és valószínűleg a káros anyagok elleni védelemként fejlődött.
A P-gp sok helyütt expresszálódik, például a bélepitéliumban, ahol a xenobiotikumokat, például toxinokat és gyógyszereket a lumenbe, a májsejtekben, ahol az epevezetékekbe, a proximális kanyarulatos csőben, ahol a szűrletbe, és a vér-agy és vér-here gátat alkotó kapillárisok endotéliumában, ahol a kapillárisokba szállítja.
A P-gp glikoprotein, melyet emberben az ABCB1 gén kódol. Jól ismert ABC-transzporter, mely számos szubsztrátot szállít sejten belüli és sejtmembránokon át, és mely a MDR/TAP alcsalád tagja. A xenobiotikumok P-gp általi normál exkréciója a lumenbe farmakokinetikailag csökkenti néhány gyógyszer hatékonyságát, melyek P-gp-szubsztrátok. Emellett egyes ráksejtek is sok P-gp-t expresszálnak, tovább növelve e hatást, és antineoplasztikumrezisztenssé téve őket. Sok gyógyszer P-gp-inhibitor – ez gyakran véletlen, nem a fő hatásmechanizmus –, és néhány étel is. Bármilyen ilyen anyag nevezhető P-gp-inhibitornak.
A P-gp-t Victor Ling fedezte fel 1971-ben. Gén Egy 2015-ös elemzés az ABCB1-polimorfizmusokról kimutatta, hogy „az ABCB1-variánsok hatása a P-glikoprotein-mRNS- és -fehérje-expresszióra vagy -aktivitásra különböző szövetekben (például májban, bélben, szívben) csekély. Bár az ABCB1-polimorfizmusok összefüggnek a gyógyszer-diszpozícióval és -válasszal, beleértve a különböző ABCB1-szubsztrátoknál felmerülő káros hatásokat különböző etnikai csoportok esetén, az eredmények egymásnak ellentmondók, és korlátozott klinikai relevanciájúak”. Fehérje A P-gp 170 kDa tömegű transzmembrán glikoprotein, ebből 10–15 kDa N-terminális glikoziláció. A fehérje N-terminális része 6 transzmembrán hélixet tartalmaz, melyeket nagy citoplazmatikus domén követ ATP-kötő hellyel, ezt újabb 6 transzmembrán hélixből és 1 ATP-kötő doménből álló szakasz követi, melynek hasonlósága az első félhez mintegy 65%-os. 2009-ben határozták meg az első emlős-P-glikoprotein szerkezetét, ennek PDB-azonosítója 3G5U. A szerkezet az egér MDR3 géntermékéből származik, melyet heterológan expresszált a Pichia pastoris. Az egér-P-gp szerkezete hasonlít a bakteriális MsbA ABC-transzporterhez (3B5W és 3B5X), melyek beforduló konformációt mutatnak, mely fontos lehet a szubsztrát belső membránréteg mentén történő kötésében. A P-gp további szerkezetei is ismertek (3G60 és 3G61 azonosítóval) 2 különböző ciklikus peptidszubsztráttal. A kiemelkedő kötőhelyet aromás aminosavak veszik körül.
Molekuláris dinamikai (MD) szimulációk alapján e szekvencia közvetlen hatással van a transzporter szerkezeti stabilitására a nukleotidkötő doménekben, és alsó határt ad meg a belső szerkötő üreghez. Szöveti és sejten belüli eloszlás A P-gp-t elsősorban a máj, a hasnyálmirigy, a vesék, a vastagbél és a jejunum bizonyos sejtjei expresszálják. A P-gp ezenkívül megtalálható a vér-agy gát kapillárisainak endotéliumában. Funkció A szubsztrát a P-gp-be a membrán belső oldalán lévő vagy a fehérje citoplazmatikus oldalán lévő nyíláson kerül be. Az ATP a citoplazmatikus oldalon kötődik. Ezután az ATP-hidrolízis a szubsztrátot a sejtből való eltávolítást lehetővé tevő helyzetbe teszi. Az eredeti ATP-ről származó foszfát felszabadítása ezzel egyidejű. A reakció során ADP keletkezik, és új ATP-molekula köthet a másodlagos ATP-kötő helyhez. A hidrolízis és az ADP- és foszfátfelszabadítás visszaállítja a fehérjét, lehetővé téve a folyamat újraindítását.
A fehérje az ATP-kötő kazettatranszporterek (ABC) közé tartozik. Az ABC-fehérjék különböző molekulákat szállítanak a sejten belüli és kívüli membránrészek közt. Az ABC-gének 7 alcsaládra oszthatók (ABC1, MDR/TAP, MRP, ALD, OABP, GCN20, White). E fehérje az MDR/TAP alcsalád tagja. Az MDR/TAP alcsalád tagjai a multidrog-rezisztenciában érintettek. A P-gp ATP-dependens széles szubsztráttartományú xenobiotikum-effluxpumpa. Ez felel a csökkent gyógyszer-felhalmozódásért multidrogrezisztens sejtekben, és gyakran mediálja a rák elleni szerekkel szembeni rezisztenciát. E fehérje továbbá a vér-agy gátban is transzporter. A gén mutációi felelnek a kolchicinrezisztenciáért és a gyulladásos bélbetegség 13-ért. Az alternatív splicing és alternatívpromoter-használat több transzkriptumvariánst okoz.
A P-gp számos szubsztrátot szállít a sejtmembránon át, ilyenek például: Gyógyszerek, például kolchicin, deszloratadin, takrolimusz és kinidin. Kemoterápiás ágensek, például topoizomerázgátlók (például etopozid, doxorubicin), mikrotubulust célzó gyógyszerek (például vinblasztint) és tirozinkináz-gátlók (például gefitinib, sunitinib). Lipidek Szteroidok Xenobiotikumok Peptidek Bilirubin Szívglikozidok (például digoxin) Immunszupresszív gyógyszerek Glükokortikoidok, például dexametazon HIV–1-antiretrovirális terápiás ágensek, például proteázgátlók és nem nukleozid reverztranszkriptáz-gátlók E szubsztrátok szállítására való képessége okozza a P-gp számos szerepét, például: Gyógyszerek eloszlása és hasznosíthatósága A bélben megnövekvő P-gp-expresszió csökkenheti a P-gp-szubsztrát gyógyszerek felszívódó-képességét, így hasznosíthatóságát is. Ennek következményeképp a terápiás plazmakoncentrációt nem sikerül elérni. Ezzel szemben szupraterápiás plazmakoncentrációt és gyóyszertoxicitást okozhat a csökkent P-gp-expresszió. Antineoplasztikus gyógyszerek aktív transzportja, mely ezekkel szembeni rezisztenciát okoz. Mérgező metabolitok és xenobiotikumok sejtekből való eltávolítása vizeletbe, epébe és béllumenbe. Vegyületek agyból való eltávolítása a vér-agy gáton keresztül. Digoxinfelvétel Az ivermektin és loperamid központi idegrendszerbe való bejutásának gátlása. Dendritikus sejtek vándorlása. Vérképző őssejtek védelme toxinoktól. A P-gp-t számos gyógyszer – például amiodaron, azitromicin, kaptopril, klaritromicin, ciklosporin, piperin, kvercetin, kinidin, kinin, reszerpin, ritonavir, tarikidar és verapamil – inhibeálja. Expresszió- és funkciószabályzása rákban Transzkripciós szinten expresszióját nagymértékben tanulmányozták, és számos transzkripciós faktor és út ismert, melyek szerepet játszanak a P-gp-expresszióban. Több transzkripciós faktor, például a p53, az YB-1 és az NF-κB is érintett a közvetlen P-gp-szabályzásban annak promoteréhez való kötéssel. Számos sejtkommunikációs út is érintett a P-gp-transzkripció szabályzásában. Például a PI3K/AKT/mTOR-út és a Wnt–β-katenin-út pozitívan szabályozzák a P-gp-expressziót. A mitogénaktivált fehérjekináz (MAPK) jelzése 3 utat tartalmaz: ezek a klasszikus MAPK/ERK-út, a p38–MAPK-út, és a c-Jun N-terminális kináz (JNK), melyeknek köze van a P-gp-expresszió szabályzásához. Több tanulmány szerint a MAPK/ERK-út pozitívan, a p38–MAPK-út negatívan, míg a JNK-út pozitívan és negatívan is szabályozhatja a P-gp-t.
2008 után a P-gp-t transzkripciósan és poszttranszkripciósan szabályzó miRNS-eket azonosítottak. Egyes miRNS-ek csökkentik a P-gp-expressziót. Például a miR-200c a JNK-úton vagy a ZEB1-en és ZEB2-n keresztül csökkenti a P-gp-expressziót, a miR-145 a P-gp-mRNS-t csökkenti a 3'-UTR-hez kötve, gátolva a P-gp-transzlációt. Más miRNS-ek növelik a P-gp-expressziót, például a miR-27a a Raf-kináz-gátló fehérje szupressziójával növeli azt, ezenkívül közvetlenül köthet a P-gp-promoterhez a transzkripciós faktorok hatásmechanizmusához hasonlóan.
A P-gp-expressziót poszttranszlációs események, például poszttranszlációs módosítás, proteolízis és sejtbeli forgalom is befolyásolják. A PIM1 a P-gp-t védi az ubikvitinációval és a proteaszóma által ezután történő lebontással szemben. A Rab5 kis GTPáz csökkenti a P-gp endocitózisát, növelve a funkcionális P-gp-szintet a sejtmembránon, míg a Rab4 GTPaáz ellentétesen működik: a P-gp exocitózisát – és ezzel a működő P-gp szintjét – csökkenti. Klinikai jelentőség Gyógyszerkölcsönhatások Gyakori P-gp-gátló gyógyszerek például az amiodaron, a klaritromicin, a ciklosporin, a kolchicin, a diltiazém, az eritromicin, a felodipin, a ketokonazol, a lanszoprazol, az omeprazol és más protonpumpagátlók, a nifedipin, a paroxetin, a reszerpin, a szakinavir, a szertralin, a kinidin, a tamoxifén, a verapamil és a duloxetin. A féreghajtó prazikantel a Schistosoma P-gp-jének gátlója és feltételezett szubsztrátja. Az elakridar és a CP 100356 szintén P-gp-inhibitorok, ahogy a zoszukvidar és a tarikvidar is. Végül a valszpodar és a reverzán is P-gp-inhibitorok. Az ABCB1 a megfelelő (2,5 körüli) INR-hez szükséges warfarin mennyiségével is összefügg. A 2677G>T SNP GT vagy TT genotípusával élők 20%-kal több warfarint igényelnek naponta.Gopisankar MG, Hemachandren M, Surendiran A. ABCB1 266G-T single nucleotide polymorphism influences warfarin dose requirement for warfarin maintenance therapy. Br J Biomed Sci 2019:76;150-152
Gyakori farmakológiai P-gp-indukálók például a karbamazepin, a dexametazon, a doxorubicin, a nefazodon, a fenobarbitál, a fenitoin, a rifampicin, a prazozin, a tenofovir, a tipranavir, a trazodon és a vinblasztin.
A P-gp szubsztrátjai hajlamosak farmakokinetikai változásokra a P-gp-inhibitorokkal vagy -indukálókkal való kölcsönhatás miatt. Ilyenek például a kolchicin, a ciklosporin, a dabigatrán, a digoxin, a diltiazem, a fexofenadin, az indinavir, a morfin és a szirolimusz. Rákon kívüli betegségek A P-gp képes az amiloid béta – mely amiloid plakkokat képezhet Alzheimer-kórban – agyból való eltávolítására. Mivel a P-gp-expresszió az Alzheimer-kórban csökkent, a transzporter funkcióját javasolták az Alzheimer-kór megelőzésére vagy kezelésére.
A megváltozott P-gp-funkció összefügghet továbbá gyulladásos bélbetegségekkel is, azonban a bélgyulladásban játszott kettős hatása miatt sok kérdés megválaszolatlan maradt. Bár a csökkent effluxaktivitás betegséghajlamot okozhat, a megnövekedett effluxaktivitás a terápiás gyógyszerekre való ellenállást okozhat esetükben. Az MDR1A-deficiens egerek spontán krónikus bélgyulladást mutatnak, mely a humán ulceratív colitishoz hasonló. Rák A P-gp effluxaktivitása az egyébként hasznos anyagok, például kemoterápiás és más gyógyszerek sejtbeli koncentrációját a terápiás szint alá csökkentheti. Ezért a P-gp-túlexpresszió a sejtbeli gyógyszer-felhalmozódás csökkenése és a multidrog-rezisztencia mögött álló egyik fő mechanizums humán multidrogrezisztens daganatokban. Történet A P-gp-t először 1976-ban írták le. A P-gp-ről kimutatták, hogy multidrog-rezisztenciát okoz a citotoxikus szerekkel szemben rezisztens mutáns ráksejtkultúrákban.
A humánhoz 87%-ban hasonló szekvenciájú egér-P-gp szerkezetét röntgenkrisztallográfia útján 2009-ben határozták meg. Az első humán P-gp-szerkezetet 2010-ben határozták meg, ez az ATP-kötött, kifelé mutató konformációé.
Kutatás Radioactive verapamil can be used for measuring P-gp function with positron emission tomography.
P-gp is also used to differentiate transitional B cells from naive B cells. Dyes such as rhodamine 123 and MitoTracker dyes from Invitrogen can be used to make this differentiation. Gyógyszercélpontként Egyes betegségeket, különösen rákokat korábbi feltételezések szerint kezelhettek P-gp-inhibitorok, de nem bizonyultak megfelelőnek a klinikai kísérletekben.Inhibiting Cancer Drug Resistance Gene May Not Be Best Approach Apr 2020
rs1045642 Az rs1045642 SNP (3435T>C vagy 3435C>T) a P-gp változó aktivitásáért felel.
A TT genotípusú homozigóták általában könnyebben képesek eltávolítani a xenobiotikumokat a P-gp magasabb abszorpciós sebessége miatt. Egy homozigóta genotípus az erekből magasabb abszorpciós sebességet, a lumenből alacsonyabb eltávolítási sebességet mutat. A heterozigóták (CT) a xenobiotikumokat alacsonyabb sebességgel távolítják el.
Jegyzetek
Források