转运蛋白OATP1B1影响药物吸收的关键跨膜区域结构与翻译后调控位点的研究

药物转运蛋白是决定生物体对药物吸收、分布和排除的关键因素。有机阴离子转运多肽（OATP）家族的成员广泛分布于人体的胃肠道，肝、肾、肺，血脑屏障等重要器官中，介导物质跨细胞膜的转运，决定着多种药物的生物利用度。我们的研究发现，药物转运蛋白中的许多结构区域如跨膜区域、糖基化位点等是决定其转运功能的关键部位。本项目拟以人体肝脏中的主要有机阴离子转运多肽OATP1B1为研究对象，鉴定与分析其结构中与转运功能密切相关的跨膜区域内关键氨基酸的功能，探索重要的翻译后调控机制如糖基化、蛋白-蛋白相互作用等对OATP1B1转运活性的影响，并进一步研究OATP1B1结构中与这些翻译后调控机制相关的重要区域，从而获取该转运蛋白结构-功能关系的信息，为更好地了解OATP1B1药物转运的分子和细胞学机理、更有效地评估OATP1B1转运药物的药效和可能存在的副作用提供理论基础。

药物转运蛋白(体)是决定生物体对药物吸收、分布和排除的关键因素。有机阴离子转运多肽（OATP）家族的成员广泛分布于人体的胃肠道，肝、肾、肺，血脑屏障等重要器官中，介导物质跨细胞膜的转运，决定着多种药物的生物利用度。本项目的研究对象OATP1B1为特异表达于人体肝脏细胞的OATP家族成员，在多种药物、毒物的入肝代谢清除中发挥重要作用。虽然已有关于OATP1B1所转运底物的研究，但仍缺乏其与底物相结合或与底物转运相关的关键部位以及功能调节控制机制的研究，无法更好地了解该转运蛋白的结构-功能关系。本项目中，我们主要对OATP1B1的部分跨膜区域和翻译后调控位点进行了研究，取得如下结果：.1）对OATP1B1发挥转运活性所需的重要结构跨膜区域中的关键氨基酸进行了分析。通过点突变的实验方法在OATP1B1的跨膜区域2中鉴定了4个关键氨基酸，任何一个氨基酸突变为丙氨基酸都造成OATP1B1转运功能的丧失。进一步通过对这些氨基酸突变体的蛋白表达量、表达位点和底物转运动力学分析表明，这4个氨基酸与底物的结合或与底物结合位点的正确构象的维持有关，此研究结果已于2012年5月发表于SCI刊物PLoS One。.2）对OATP1B1的糖基化翻译后修饰进行了探讨。研究发现OATP1B1的糖基化可能影响其蛋白的正确折叠，去糖基化的突变体会滞留在内质网中，可能由于折叠错误，使该突变体的降解过程加速，蛋白水平显著下降，最终导致了转运功能的降低。研究中还鉴定了OATP1B1序列中具体发生糖基化过程的氨基酸残基，研究结果于2012年12月发表于SCI刊物PLoS One。.3）此外，对另一跨膜区域6中的关键氨基酸进行了鉴定和初步机理研究工作。.本项目的研究结果提供了OATP1B1的结构-功能关系的重要信息，有助于更好地了解临床发现的OATP1B1的遗传多态性对药物吸收的影响（如我们所鉴定的关键氨基酸苯丙氨酸73的突变体正是一些转运功能降低的患者中已发现的），对进一步从分子和细胞学角度分析OATP1B1的调控及其与所转运药物的相互作用提供了理论基础。