Az emberi multidrog rezisztencia fehérjék működése és fiziológiás szerepe
Title in English
Molecular mechanism and physiological function of the human multidrug resistance proteins
Keywords in Hungarian
multidrog rezisztenca, ABC transzporter, organikus anion transzporter, N-terminális linker régió
Keywords in English
multidrog resistance, ABC transporter, organic anion transporters, N-terminal linker region
Discipline
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)
100 %
Panel
Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent
Institute of Enzymology, BRC, Hungarian Academy of Sciences
Participants
Szentpétery, Zsófia Szeri, Flóra
Starting date
2006-02-01
Closing date
2010-01-31
Funding (in million HUF)
11.000
FTE (full time equivalent)
2.09
state
closed project
Summary in Hungarian
Munkánk fő célja az emberi multidrog rezisztencia fehérjék (MRP) működési mechanizmusának megértése és az elmúlt években felfedezett MRP fehérjék fiziológiai, farmakológiai szerepének felderítése. Az MRP fehérjéknek jelentős szerepük van a klinikai multidrog rezisztencia kialakításában, amely az egyik legfontosabb akadálya a rák sikeres kemoterápiás kezelésének. Az MRP család kilenc tagja közül számos aktív transzporttal távolítja el a citosztatikumokat a sejtekből: ez a drogrezisztencia molekuláris alapja. Korábban megmutattuk, hogy az MRP fehérjék különleges szerkezetű ABC transzporterek, amelyekben az ABC transzporterekre jellemző alapszerkezethez az N-terminálison egy további transzmembrán domén és azt az alapszerkezethez kötő citoplazmatikus linker régió (L0) járul. Kimutattuk, hogy az MRP1 L0 régiója kulcs szerepet játszik a fehérje transzport funkciójában, és a fehérjének a sejten belüli irányításában. Jelen pályázati munka keretében megvizsgáljuk az MRP specifikus N-terminális régiók szerepét a különböző MRP fehérjékben, és az ABC doménok valamint az alapszerkezet és L0 régió közötti intramolekuláris kölcsönhatásokat. Tanulmányozzuk a katalitikus ciklus részlépéseit és a két ABC domén funkcionális különbségének szerkezeti alapjait is, valamint a fehérje - szubsztrát kölcsönhatásban résztvevő régiókat. Kutatásaink során az újonnan azonosított MRP fehérjék sejten belüli lokalizációját és fiziológiás szerepét is vizsgáljuk.
Summary
The main purpose of this project is to reveal the molecular mechanism of action of the human multidrug resistance transporters. We will study the structure-function relationship and the physiological and pharmacological role of the already described and newly discovered members of the MRP family. MRP refers to the role of these proteins in clinical multidrug resistance, a major obstacle of the effective chemotherapy of cancer. From among the 9 members of the MRP family, several proteins can perform an active extrusion of cytotoxic agents, thus may provide therapy resistance to tumor cells. We have descovered earlier that MRPs have a unique domain structure: the core ABC transporter structure is extended with an N-terminal transmembrane domain and with a connecting cytoplasmic loop (L0). In addition, we demonstrated a key role of the L0 domain in the function and cellular localization of MRP1. In this project we plan to elucidate the role of the MRP-specific N-terminal regions in the function of various MRPs, and the molecular basis of the intramolecular ABC – ABC and the L0 – core interactions. We will examine the details of the catalytic cycle and the structural basis of the functional differences between the two ABC domains in MRPs and search for intramolecular regions participating in the protein – drug substrate interactions. During this project we will also express and examine the cellular localization and function of three newly described human MRPs.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretében az emberi multidrog rezisztens fehérjék (MRP) működési mechanizmusát és fiziológiás szerepét vizsgáltuk. Korábbi adataink szerint az MRP fehérjékben az N aktív centrum nagyobb affinitással köti az ATP-t, a C aktív centrum pedig az ATP hidrolízisében aktívabb.
Kísérleteinkben a két aktív centrum funkcionális különbségének szerkezeti alapjait vizsgáltuk. Az MRP fehérjék ABC doménjainak szekvenciáját összehasonlítva két olyan régiót találtunk, amelyekben a két ABC domén konzerváltan eltér egymástól. Olyan MRP1 mutánsokat készítettünk, amelyekben ezen regiókban lévő eltérő aminosavakat az egyik ABC doménban kicseréltük a másik ABC domén megfelelő aminosavaival. A mutánsokat expressziós rendszerben magas szinten expresszáltuk, majd megvizsgáltuk a mutációk hatását a transzport aktivitásra. Adataink szerint a C-ABC domén Walker A régióját és az N-ABC domén signature régióját érintő aminosav csere külön-külön parciálisan, míg együttesen drasztikusan csökkenti a fehérje aktivitását. Az N-ABC Walker A régióját érintő csere nem befolyásolja, míg a C-ABC signature régiójában végzett csere eliminálja a fehérje aktivitását, ami azonban az N-ABC Walker A-t érintő mutáció egyidejű bevitelére helyreáll.
Eredményeink alapján feltételezzük, hogy az N-ABC Walker A es a C-ABC signature régiójának monitorozott, - a C-ABC Walker A es N-ABC signature megfelelő aminosav párjától eltérő - aminosavpárja hozzájárul, hogy az N aktív centrum gyengébb hidrolitikus tulajdonságú.
Results in English
A pályázat keretében az emberi multidrog rezisztens fehérjék (MRP) működési mechanizmusát és fiziológiás szerepét vizsgáltuk. Korábbi adataink szerint az MRP fehérjékben az N aktív centrum nagyobb affinitással köti az ATP-t, a C aktív centrum pedig az ATP hidrolízisében aktívabb.
Kísérleteinkben a két aktív centrum funkcionális különbségének szerkezeti alapjait vizsgáltuk. Az MRP fehérjék ABC doménjainak szekvenciáját összehasonlítva két olyan régiót találtunk, amelyekben a két ABC domén konzerváltan eltér egymástól. Olyan MRP1 mutánsokat készítettünk, amelyekben ezen regiókban lévő eltérő aminosavakat az egyik ABC doménban kicseréltük a másik ABC domén megfelelő aminosavaival. A mutánsokat expressziós rendszerben magas szinten expresszáltuk, majd megvizsgáltuk a mutációk hatását a transzport aktivitásra. Adataink szerint a C-ABC domén Walker A régióját és az N-ABC domén signature régióját érintő aminosav csere külön-külön parciálisan, míg együttesen drasztikusan csökkenti a fehérje aktivitását. Az N-ABC Walker A régióját érintő csere nem befolyásolja, míg a C-ABC signature régiójában végzett csere eliminálja a fehérje aktivitását, ami azonban az N-ABC Walker A-t érintő mutáció egyidejű bevitelére helyreáll.
Eredményeink alapján feltételezzük, hogy az N-ABC Walker A es a C-ABC signature régiójának monitorozott, - a C-ABC Walker A es N-ABC signature megfelelő aminosav párjától eltérő - aminosavpárja hozzájárul, hogy az N aktív centrum gyengébb hidrolitikus tulajdonságú.
Éva Bakos and László Homolya: . Portrait of a multifaced transporter, the multidrug resistance associated protein (MRP1/ABCC1), Pflug. Arch. Eur. J. Phy., 2006
