Alapkutatás az eredményesebb gyógyításért

A gyógyszertervezésben nyújthat segítséget az az alapkutatás, amelyet a Debreceni Egyetem Általános Orvostudományi Kar szakemberei végeztek. Az alapkutatás eredményei hozzájárulhatnak többek között a daganatos betegségek hatékonyabb kemoterápiás kezeléséhez. A többéves vizsgálat eredményeit nemrégiben egy rangos nemzetközi tudományos folyóiratban, az eLife-ban publikálták.

A Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet kutatóit évek óta foglalkoztatja az ABC transzporterek működésének molekuláris mechanizmusa. Az ABC fehérjék az egyik legnagyobb fehérjecsaládot alkotják és a baktériumoktól az emberekig minden élő szervezetben jelen vannak. Számos ABC fehérje aktív transzporterként működik. Ezek egyik képviselője az ABCG2.

-    A humán ABCG2 fehérje sokféle kémiailag nem rokon vegyületet képes eltávolítani a sejtekből, beleértve a kemoterápiás gyógyszereket és a toxikus metabolikus melléktermékeket, mint például a húgysavat.  Fontos szerepet játszik a különböző betegségek kezelésére használt kemoterápiás gyógyszerek felszívódásában, eloszlásában a szervezetben. Az ABCG2 csökkent expressziójához és/vagy működésének károsodásához vezető genetikai eltérések különböző kóros állapotokat eredményezhetnek. Ide tartoznak a megváltozott terápiás reakciók, a gyógyszerrel összefüggő toxikus reakciók, valamint a köszvény – ismertette Goda Katalin, a DE ÁOK Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet egyetemi docense. 

A Debreceni Egyetem kutatója hozzátette: ezek a transzporterek részben meghatározzák, hogy mennyi gyógyszer kerül a vérünkbe és jut el a különböző szövetekbe, ahol kifejti a kezelés szempontjából fontos hatását. Ezért az ABC fehérjék működési mechanizmusának részletes megértése elősegítheti a racionális gyógyszertervezést, illetve segíthet elkerülni a gyógyszer-gyógyszer kölcsönhatások kialakulását különböző betegségek kemoterápiája során.

A kutatók új módszereket dolgoztak ki és alkalmaztak a vizsgálatban. 

-    Korábbi vizsgálatokban izolálták a sejtmembránból a tanulmányozni kívánt fehérjét, és beágyazták egy mesterséges membrán környezetbe.  A mi kutatásunkban az volt az újdonság, hogy a sejtek membránjában tudtuk elvégezni a vizsgálatokat a kidolgozott módszereinkkel. A kutatásban fluoreszcencia alapú módszereket alkalmaztunk. A fluoreszcencia korrelációs spektroszkópia (FCS) technikát mi használtuk először élő sejtek membránjában ABC fehérjék és szubsztrátjaik mozgásának, diffúziójának nyomonkövetésére – mondta a hirek.unideb.hu-nak a Debreceni Egyetem kutatója.

A kutatás meggyőző sejtalapú bizonyítékokat mutat be, amelyek leírják az ABCG2 szerkezeti változásai és a szubsztrát kötés közötti kapcsolatot. A vizsgálat eredményeit egy rangos nemzetközi tudományos folyóiratban, az eLife-ban publikálták. 

Összefoglaló: Az ABCG2 az ABC fehérjék nagy fehérje családjába tartozó aktív membrán transzporter, mely számos gyógyszer farmakokinetikáját befolyásolja, valamint fontos szereplője a daganatok kemoterápia rezisztenciájának. Szerkezeti vizsgálatok alapján feltételezhető, hogy működése során az ABCG2 két alapvető konformációs állapot között fluktuál: a citoplazma felé nyitott állapotban a szubsztrát-kötőhely csak az intracelluláris tér és a membrán belső lemeze felől érhető el a szubsztrátok számára, míg az extracelluláris tér felé nyitott konformációban a szubsztrátok az extracelluláris tér felé elhagyhatják a kötőhelyet. Arról azonban keveset tudunk, hogy az intracelluláris és az extracelluláris tér felé nyitott konformációs állapotok közötti átmenetek, hogyan kapcsolódnak a nukleotid-kötőhelyeken végbemenő ATP kötés és hidrolízis folyamataihoz. A kísérletben az ABCG2 konformáció változásait konformáció érzékeny antitest segítségével vizsgálták, míg a fluoreszcens szubsztrátok transzporterhez való kötődését konfokális mikroszkópos kolokalizációs vizsgálatok és fluoreszcencia korrelációs spektroszkópia (FCS) segítségével tanulmányozták élő vagy permeabilizált sejtek membránjában, megtartva a transzporter normál lipid környezetét. 
Eredményeik alátámasztják, hogy az ABCG2 transzporterben az intracelluláris tér felé nyitott szubsztrát kötő és az extracelluláris tér felé nyitott kis szubsztrát affinitású konformációk közötti átmenet ATP kötés hatására megy végbe. Az ABCG2 ismert szubsztrátjai elősegítik ezt a konformáció változást, míg bizonyos gátlószerek megakadályozzák. Az ATP hidrolízisére a szubsztrát kötő konformáció visszaállításához, és így egy új transzport ciklus indításához van szükség. A kutatók eredményei lehetőséget adtak a katalitikus átmentek kinetikájára vonatkozó következtetések levonására is.

Sajtóközpont - CzA