Complex study of the ABCC6 gene and the encoded protein: from transcriptional regulation of the gene associated to genetic diseases to structure-based mechanism of the transporter.  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
81204
Type NK
Principal investigator Váradi, András
Title in Hungarian Az ABCC6 gén és a kódolt fehérje átfogó vizsgálata: a genetikai betegséget okozó gén traszkripciós szabályozásától a transzporter működésének feltárásáig.
Title in English Complex study of the ABCC6 gene and the encoded protein: from transcriptional regulation of the gene associated to genetic diseases to structure-based mechanism of the transporter.
Keywords in Hungarian transzport, artériak meszesedése, transzkripciós szabályozás, fehérje szerkezet-funkció, ritka betegségek
Keywords in English transport, arterial calcification, transcriptional regulation, protein structure-function, rare diseases
Discipline
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)40 %
Ortelius classification: Biochemistry
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Ortelius classification: Molecular biology
Epigenetics and gene regulation (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent Institute of Enzymology (Research Center of Natural Sciences, Hungarian Academy of Sciences)
Participants Arányi, Tamás
Bacquet, Caroline
Besztercei, Balázs
Fülöp, Krisztina
Gyergyák, Hella
Kerekes, Krisztina
Muzsik, Ágnes
Pieraks, Melanie
Pomozi, Viola
Szabó, Zalán
Szeri, Flóra
Tihanyi, Borbála
Vető, Borbála
Starting date 2010-02-01
Closing date 2014-01-31
Funding (in million HUF) 47.460
FTE (full time equivalent) 12.07
state closed project
Summary in Hungarian
A ritka betegségekre irányuló alap- és klinikai kutatásokra nagy hangsúlyt helyeznek mind az Európai Unióban, mind Magyarországon. Az ABCC6 génben előforduló mutációk egy ritka genetikai betegség, a pseudoxanthoma elasticum kialakulásához vezetnek, ugyanakkor az ABCC6 nemrég felismert rizikófaktora az érelmeszesedésnek, szerepet játszik a gyakori szívkoszorúér megbetegedés kialakulásában, amely az egyik leggyakoribb halálozási ok a nyugati társadalmakban. Nagyon valószínű, hogy mindkét rendellenesség esetében a korai és progresszív lágy szöveti meszesedés a fő szisztémás illetve helyi tünet.
A tervezett kutatási project során:
1/ Tervezzük az ABCC6 génről történő transzkripciót szabályozó útvonalak feltérképezését, valamint a szabályozásban kulcsszerepet játszó fehérje faktorok azonosítását. Ezek az eredmények hozzásegíthetnek a két betegség-típus pato-mechanizmusának megértéséhez, és egy olyan lehetséges gyógymód alapjául szolgálhatnak, amely a májban a fehérjeszint megemelését célozza meg.
2/ Tervezzük továbbá az ABCC6 transzporter fiziológiás szubsztrátja(i)nak azonosítását; ez az érelmeszesedés jobb megértéséhez vezetne, és új klinikai kutatási irányokat nyitna meg a szívkoszorúér megbetegedés és a pseudoxanthoma elasticum megelőző kezelésének területén.
3/ Azok a fehérje szerkezet-alapú információk, amelyekhez a misszensz PXE mutációk által okozott működésbeli zavarok vizsgálata alapján jutunk, a genotípus-fenotípus kapcsolat molekuláris alapjainak megértésére szolgálnak.
Summary
Basic and clinical research focusing on rare diseases are one of the priorities in EU and in Hungary as well. Mutations in the ABCC6 gene are responsible for a rare genetic disease, pseudoxanthoma elasticum. Furthermore, ABCC6 is a recently recognized genetic risk factor in arterial calcification, resulting in a more frequent illness, coronary artery disease, a leading death cause in the Western society. Most probably in both disorders early and progressive soft tissue calcification is the major systemic or localized symptom. During the proposed reseach project:
1/ We plan to reveal the pathway(s) controlling transcription from the ABCC6 gene and to identify the protein factors playing crucial role in the regulation. These results may give the key to understand the patho-mechanism of the two disease-types and may provide the basis of a potential therapeutic intervention targeted to increasing the protein level in the liver.
2/ We also plan to identify the pysiological substrate(s) of the ABCC6 transporter; this would lead to better understanding of arterial calcification and may open new clinical research directions for preventive treatment in coronary artery disease and in pseudoxanthoma elasticum.
3/ The structure-based information to be established about the mechanistic failures caused by missense PXE-mutations will provide the molecular basis of genotype-phenotype relationships in the genetic disease.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Legfontosabb eredményeink: igazoltuk, hogy az ABCC6 a hepatociták plazmamembránjában lokalizálódik. Meghatároztuk több betegséget okozó ABCC6 mutáns esetében, hogy a mutáns fehérje aktív, de nem megfelelő a lokalizációja. Ezek a mutánsok ideális jelöltjei farmakológiai korrekciónak, amely során egy kémiai chaperon molekula segítségével irányítjuk a mutáns fehérjét a plazmamembránba. Elsőként a 4-fenilbutirát (4-PBA) molekulát próbáltuk ki, amely a klinikumban engedélyezett gyógyszer. A vizsgált 11 betegséget okozó ABCC6 mutáns közül 8 mutatott hibás lokalizációt, és 4 mutáns esetében a 4-PBA kezelés hatékonynak bizonyult. Kidolgoztunk egy, az Bbcc6 knock out egéren alapuló in vivo modellt, amely alkalmas arra, hogy a 4-PBA által a plazmamembránba irányított mutáns fehérjéknek a fiziológiai aktivitását meghatározzuk. A módszer a szívizom fagyasztásos sérüléssel indukált kalcifikációjának meghatározásán alapul. Az általunk kidolgozott farokvéna injektálás módszerrel a humán ABCC6 fehérjét kifejeztetve az egér májában azt tapasztaltuk, hogy az ABCC6 fehérje képes jelentősen csökkenteni a kalcifikációt. Eredményeink megalapozzák a klinikai 4-PBA off-label alkalmazását a (jelenleg terápiával még nem rendelkező) PXE és GACI betegségek esetében, valamint a kidolgozott módszerek alkalmasak további májenzimek expressziójának vizsgálatára, illetve további gyógyszermolekulák tesztelésére.
Results in English
Our most important results: we verified the basolateral plasma membrane localization of ABCC6 in hepatocytes. We determined that several disease-causing ABCC6 mutants are active, but have improper localization. These mutants are ideal candidates for pharmacological correction, aiming to direct them to the plasma membrane by chemical chaperon molecule(s). First we tried 4-phenylburytare (4-PBA), which is an FDA-approved drug already in clinical use. Among the 11 investigated disease-causing ABCC6 mutants 8 showed incorrect localization, but 4 of them were targeted to the plasma membrane upon 4-PBA treatment. We set up an in vivo model system, based on Abcc6 knock out mouse, suitable to monitor the physiological activity of the mutant ABCC6 variants, targeted to the plasma membrane by 4-PBA treatment. The method is based on the determination of calcium deposition in the heart muscle, induced by cryoinjury. Overexpressing human ABCC6 in the liver of Abcc6-/- mice (by the hydrodynamic tail vein injection method developed in our laboratory) we saw significant reduction of induced calcification. Our results provide basis for the off-label clinical use of 4-PBA in the – currently incurable – ABCC6-related diseases (PXE and GACI), and the methods developed within this project are also suitable to investigate the expression and localization of other hepatic proteins and to test other potential drugs.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=81204
Decision
Yes





 

List of publications

 
Brampton C, Aherrahrou Z, Chen L-H, Martin L, Bergen AAB, Gorgels TGMF, Erdfdi J, Schunkert H, Szabó Z, Váradi A, Le Saux O: The level of hepatic ABCC6 expression determines the severity of calcification after cardiac injury, Am J Pathol 184:(1) pp. 159-170., 2014
Pomozi V, Brampton CN, Fülöp K, Chen LH, Apana AL, Li Q, Uitto J, Le Saux O, Váradi A: Analysis of Pseudoxanthoma Elasticum-Causing Missense Mutants of ABCC6 in vivo; Pharmacological Correction of the Mislocalized Proteins, J Invest Dermatol. 2014 Apr;134(4):946-53., 2014
Pomozi V, Le Saux O, Brampton CN, Apana A, Iliás A, Szeri F, Martin L, Monostory K, Paku S, Sarkadi B, Szakács G, Váradi A: ABCC6 is a basolateral plasma membrane protein, Circ Res. 2013;112(11):e148-51, 2013
Uitto J, Váradi A, Bercovitch L, Terry PF, Terry SF: Pseudoxanthoma elasticum: progress in research toward treatment: summary of the 2012 PXE international research meeting, J Invest Dermatol. 2013 Jun;133(6):1444-9., 2013
Telbisz A, Hegedüs C, Váradi A, Sarkadi B, Ozvegy-Laczka C: Regulation of the Function of the Human ABCG2 Multidrug Transporter by Cholesterol and Bile Acids: Effects of Mutations in Potential Substrate and Steroid Binding Sites, Drug Metab Dispos. 42(4):575-85. doi: 10.1124/dmd.113.055731. Epub 2014 Jan 2, 2014
Telbisz Á, Özvegy-Laczka C, Hegedűs T, Váradi A, Sarkadi B: Effects of the lipid environment, cholesterol and bile acids on the function of the purified and reconstituted human ABCG2 protein, Biochem J. 450(2):387-95, 2013
Arányi T, Bacquet C, de Boussac H, Ratajewski M, Pomozi V, Brampton CN, Pulaski L, Le Saux O, Váradi A: Transcriptional regulation of the ABCC6 gene and the background of impaired function of missense disease-causing mutations., Front Genet. 2013;4:27, 2013
Le Saux O, Martin L, Aherrahrou Z, Leftheriotis G, Váradi A, Brampton CN: The molecular and physiological roles of ABCC6: more than meets the eye, Front Gene doi:10.3389/fgene.2012.00289, 2012
de Boussac H, Orbán TI, Várady G, Tihanyi B, Bacquet C, Brózik A, Váradi A, Sarkadi B, Arányi T: Stimulus-induced expression of the ABCG2 multidrug transporter in HepG2 hepatocarcinoma model cells involves the ERK1/2 cascade and alternative promoters., Biochem Biophys Res Commun. 426(2):172-6., 2012
Hegedüs C, Truta-Feles K, Antalffy G, Várady G, Német K, Ozvegy-Laczka C, Kéri G, Orfi L, Szakács G, Settleman J, Váradi A, Sarkadi B.: Interaction of the EGFR inhibitors gefitinib, vandetanib, pelitinib and neratinib with the ABCG2 multidrug transporter: implications for the emergence and reversal of can, Biochem Pharmacol. 84(3):260-7., 2012
Hegedüs C, Truta-Feles K, Antalffy G, Brózik A, Kasza I, Német K, Orbán TI, Özvegy-Laczka C, Váradi A, Sarkadi B.: PI3-kinase and mTOR inhibitors differently modulate the function of the ABCG2 multidrug transporter., Biochem Biophys Res Commun. 420(4):869-74., 2012
Telbisz Á, Hegedüs C, Özvegy-Laczka C, Goda K, Várady G, Takáts Z, Szabó E, Sorrentino BP, Váradi A, Sarkadi B.: Antibody binding shift assay for rapid screening of drug interactions with the human ABCG2 multidrug transporter., Eur J Pharm Sci. 45(1-2):101-9, 2012
de Boussac H, Ratajewski M, Sachrajda I, Köblös G, Tordai A, Pulaski L, Buday L, Váradi A, Arányi T.: The ERK1/2-hepatocyte nuclear factor 4alpha axis regulates human ABCC6 gene expression in hepatocytes., J Biol Chem. 285(30):22800-8., 2010
Köblös G, Andrikovics H, Prohászka Z, Tordai A, Váradi A, Arányi T.: The R1141X loss-of-function mutation of the ABCC6 gene is a strong genetic risk factor for coronary artery disease., Genet Test Mol Biomarkers. 14(1):75-8., 2010
Li Q, Sadowski S, Frank M, Chai C, Váradi A, Ho SY, Lou H, Dean M, Thisse C, Thisse B, Uitto J.: The abcc6a gene expression is required for normal zebrafish development., J Invest Dermatol. 130(11):2561-8., 2010
Váradi A, Szabó Z, Pomozi V, de Boussac H, Fülöp K, Arányi T.: ABCC6 as a target in Pseudoxanthoma Elasticum., Curr Drug Targets. 2011 May;12(5):671-82., 2011
Arányi T, Fülöp K, Symmons O, Pomozi V, Váradi A: Predictable difficulty or difficulty to predict., Protein Sci. 20(1):1-3., 2011
Brampton C, Yamaguchi Y, Vanakker O, Van Laer L, Chen LH, Thakore M, De Paepe A, Pomozi V, Szabó PT, Martin L, Váradi A, Le Saux O.: Vitamin K does not prevent soft tissue mineralization in a mouse model of pseudoxanthoma elasticum., Cell Cycle 2011 Jun 1;10(11):1810-20., 2011
Szabó Z, Váradi A, Li Q, Uitto J.: ABCC6 does not transport adenosine - Relevance to pathomechanism of pseudoxanthoma elasticum., Mol Genet Metab. 2011 Nov;104(3):421., 2011
Le Saux O, Fülöp K, Yamaguchi Y, Iliás A, Szabó Z, Brampton CN, Pomozi V, Huszár K, Arányi T, Váradi A.: Expression and in vivo rescue of human ABCC6 disease-causing mutants in mouse liver., PLoS One. 2011;6(9):e24738., 2011
Fülöp K, Jiang Q, Wetering KV, Pomozi V, Szabó PT, Arányi T, Sarkadi B, Borst P, Uitto J, Váradi A.: ABCC6 does not transport vitamin K3-glutathione conjugate from the liver: Relevance to pathomechanisms of pseudoxanthoma elasticum., Biochem Biophys Res Commun. 2011 Nov 25;415(3):468-71., 2011
Ratajewski M, de Boussac H, Sachrajda I, Bacquet C, Kovács T, Váradi A, Pulaski L and Arányi T: ABCC6 Expression Is Regulated by CCAAT/Enhancer-Binding Protein Activating a Primate-Specific Sequence Located in the First Intron of the Gene., J Invest Dermatol notSet, 2012
Le Saux O, Martin L, Aherrahrou Z, Leftheriotis G, Váradi A, Brampton CN: The molecular and physiological roles of ABCC6: more than meets the eye, Front Gene doi:10.3389/fgene.2012.00289, 2012





 

Events of the project

 
2013-11-07 16:12:37
Résztvevők változása
2013-06-24 11:28:43
Résztvevők változása
2013-04-12 13:33:46
Résztvevők változása
2013-03-25 14:43:34
Résztvevők változása
2011-09-16 12:39:13
Résztvevők változása




Back »