轉(zhuǎn)運蛋白在藥物吸收過程中的作用_百度文庫

1、轉(zhuǎn)運蛋白在藥物吸收過程中的作用摘要 藥物在人體內(nèi)的吸收涉及到跨莫轉(zhuǎn)運問題。藥物的主要跨莫轉(zhuǎn)運方 式有被動運輸和主動運輸。 一些相對分子質(zhì)量較小, 脂溶性好的藥物可以直接通 過被動擴散進入血液。 然而相對分子質(zhì)量較大, 水溶性或離子型藥物則必須借助 專屬的轉(zhuǎn)運蛋白, 通過主動運輸進入人體。 通過對人體內(nèi)的轉(zhuǎn)運蛋白的研究和利 用, 可以提高某些藥物的生物利用度, 增強藥效。 這對藥物的研發(fā)和應(yīng)用有十分 重要的意義。關(guān)鍵字 轉(zhuǎn)運蛋白;ABC 轉(zhuǎn)運蛋白;小肽轉(zhuǎn)運蛋白細胞膜的基本構(gòu)架是磷脂雙分子層, 只允許一些小分子或脂溶性分子自由通 過。 區(qū)別于物理擴散, 細胞和環(huán)境之間的物質(zhì)交流是受細胞控制的。 細

2、胞膜上的 轉(zhuǎn)運蛋白控制細胞內(nèi)、 外物質(zhì)交流, 對轉(zhuǎn)運底物具有特異性識別, 可以耗能逆濃 度梯度主動轉(zhuǎn)運。近年來,隨著分子生物學(xué)技術(shù)的的發(fā)展,人們對存在于器官和組織中的轉(zhuǎn)運 蛋白的結(jié)構(gòu)及其功能有了進一步的認識。 根據(jù)其轉(zhuǎn)運方式的不同, 可將目前已發(fā) 現(xiàn)的轉(zhuǎn)運蛋白分為兩類:。一類轉(zhuǎn)運體可轉(zhuǎn)運底物進入細胞,增加細胞內(nèi)底物濃 度,稱之為小肽轉(zhuǎn)運蛋白或寡肽轉(zhuǎn)運蛋白(peptidetransport,PEPT。例如:有機陰離子多肽轉(zhuǎn)運體(organicanion-transporting polypeptide tide, OATP ,有機陽離子轉(zhuǎn)運體(organiccation transporter,

3、 OCT ,寡肽轉(zhuǎn)運體 (oligopeptidetransporter, PEPT等。另一類轉(zhuǎn)運體是通過直接降解 ATP 提 供能量,促使蛋白構(gòu)象轉(zhuǎn)換、逆濃度梯度轉(zhuǎn)運有機離子和小分子。人們稱之為 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白(ATPbinding cassette transport protein ,例如:P-糖蛋白 (P-glycoprotein,P-gp 。藥物可以通過轉(zhuǎn)運蛋白進入體循環(huán),到達靶點。這 對藥物在的吸收以及提高生物利用度有著重要意義。1ABC 轉(zhuǎn)運蛋白(ATPbinding cassette transport protein1.1ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構(gòu)ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族是一大類跨

4、膜蛋白, 其主要功能是利用 ATP 水解產(chǎn)生的能 量將與其結(jié)合的底物轉(zhuǎn)出質(zhì)膜 。ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的核心結(jié)構(gòu)通常由 4個結(jié)構(gòu)域組成,包括 2個高度疏水的跨膜結(jié) 構(gòu)域(transmembranedomain,TMD和 2個核昔酸結(jié)合域(nucleotide一 binding domian,NBD1。每一跨膜結(jié)構(gòu)域一般由 6個 a 螺旋構(gòu)成,也存在由 10個、17個、19個 a 螺旋組成的跨膜結(jié)構(gòu)域。它們形成一個跨膜通道以實現(xiàn)底物分子的 跨膜運輸,同時還參與底物的識別過程。研究表明 MSD 由 6對跨膜的 -螺旋 組成,且相互平行排列; 而 NBD 是由高度保守的 Walker AABC 特異位點和

5、 Walker B 組成。人 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白各亞家族成員均有其結(jié)構(gòu)特點, ABCA 和 ABCC 亞家族 成員均為全轉(zhuǎn)運子; ABCDABCG 和 ABCH 亞家族都是半轉(zhuǎn)運子; ABCB 亞家族中 不僅有全轉(zhuǎn)運子也有半轉(zhuǎn)運子; 而 ABCE 和 ABCF 亞家族成員只有 2個 NBD,沒有 MSD2。1.2ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運機制由于各種生物的 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構(gòu)的相似性以及 NBD 的高度保守性,原核 和真核生物中的 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的作用機制相近。 雖然對 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白跨膜運輸?shù)?精確分子機制尚不清楚,但目前的研究已使其作用機制初顯輪廓。外向運輸 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的整個轉(zhuǎn)運過

6、程是從細胞內(nèi)側(cè)底物與 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白 TMD 區(qū)的結(jié)合開始的, 而對于內(nèi)向運輸 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白,則是先形成外周蛋白和底物的復(fù)合體,然后與 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白相互作用,進而把底物傳遞給它的 TMD 部分。從目前已經(jīng)解析結(jié)構(gòu)的 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白可以看出,兩個 TMD 之間存在一個通道, 通過該通道的構(gòu)象變化來攝取、傳輸和釋放底物。在不同的轉(zhuǎn)運階段,兩個 NBD 的結(jié)合狀態(tài)不一樣,通道的開口朝向也有所不同。 通過控制通道對膜內(nèi)外的開放, 偶聯(lián) ATP 的水解來實現(xiàn)對底物的轉(zhuǎn)運,這是一種門控模式3。 當(dāng) ABC 轉(zhuǎn)運蛋白具 有膜外結(jié)合蛋白時,從膜外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運底物的轉(zhuǎn)運過程是:在兩個 TMD 之間存在

7、 一水性通道,靠近膜外及胞質(zhì)部分都有環(huán)形成的門。 未轉(zhuǎn)運底物時,靠近外周質(zhì)的 門處于開放狀態(tài),朝向胞質(zhì)面的門處于關(guān)閉狀態(tài)。 跨膜轉(zhuǎn)運時,膜外結(jié)合蛋白結(jié)合 底物并呈送到 TMD,接著信號傳遞到 NBD,NBD 則結(jié)合并水解 ATP,NBD 水解 ATP 后 構(gòu)象發(fā)生變化并傳遞到 TMD,TMD 的構(gòu)象發(fā)生變化,底物被送到通道中,通道朝向 外周質(zhì)的門隨即關(guān)閉,這時,朝向胞質(zhì)的門開放,底物最終被送到胞內(nèi)。而當(dāng) ABC 轉(zhuǎn)運蛋白沒有膜外結(jié)合蛋白時,則是底物直接結(jié)合到 TMD 上,其他轉(zhuǎn)運過程基本 一致。從胞內(nèi)把底物,比如藥物轉(zhuǎn)運到胞外的 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白除了通道內(nèi)外的門開 放的順序相反外,其他轉(zhuǎn)運過程

8、基本相同4。2小肽轉(zhuǎn)運蛋白 (peptidetransport,PEPT2.1小肽轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構(gòu)人 PepT2的 mRNA 全長 2. 7kb, 有長 2. 2kb 的開放閱讀框。 大鼠的 PepT2mRNA 長為 3. 9kb5.盡管 PepT2mRNA 的長度不同,但它們都編碼由 729個氨基酸組 成的蛋白質(zhì)。 PepT2蛋白高度糖基化,分子量約 107kD;非糖基化蛋 83kD,其與 PepT1結(jié)構(gòu)相似,有 12個跨膜結(jié)構(gòu)域,N 末端和 C 末端都面向細胞質(zhì)(Fig.1.所 有穿膜區(qū)內(nèi)的序列都高度保守,而胞外環(huán)上的序列有所變化,如連接 9和 10跨膜 螺旋間細胞外環(huán)的氨基酸變化較大6.2

9、.2小肽轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運機制在哺乳動物的各種細胞中, PepT2與 PepT1的結(jié)構(gòu)和功能相似,有著共同的轉(zhuǎn) 運機制.與游離氨基酸的吸收依靠各種 Na+泵轉(zhuǎn)運系統(tǒng)不同, PepT 是以 H+梯度為 跨膜動力與 Na+/H+交換轉(zhuǎn)運系統(tǒng)協(xié)同逆底物濃度梯度轉(zhuǎn)運二、三肽與仿肽類物 質(zhì).轉(zhuǎn)運過程中,由質(zhì)子向細胞內(nèi)電化學(xué)質(zhì)子梯度供能,底物經(jīng)刷狀膜緣被吸收并 伴隨質(zhì)子流入細胞,質(zhì)子運動的動力由 Na+/H+交換酶(NHE3提供.頂膜上的 NHE3促使質(zhì)子流出和 Na+進入細胞.流入的 Na+又不斷被底膜上 Na+/K+ATP酶泵出細胞, 同時由 Na+/K+ATP酶轉(zhuǎn)運到胞內(nèi)的 K+經(jīng)由鉀離子通道離開細胞(

10、Fig.27,使 細胞內(nèi)的 Na+和 K+恢復(fù)到原來水平.PepT2是依靠質(zhì)子梯度為動力的跨膜轉(zhuǎn)運,而不是 Na+梯度作為驅(qū)動力,通過 Na+/H+交換系統(tǒng)泵出質(zhì)子維持細胞外的質(zhì)子梯度7.PepT2不僅以小肽為底物, 也轉(zhuǎn)運仿肽類藥物,如 B-內(nèi)酰胺類抗生素、抗腫瘤藥物血管緊縮素、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶和腎素抑制劑等8.PepT2是仿肽類藥物吸收的重要轉(zhuǎn)運者能轉(zhuǎn)運廣泛 的藥理活性物質(zhì).3總結(jié)ABC 轉(zhuǎn)運蛋白通過水解 ATP 供能,將物質(zhì)排至外。更具這一特點,可通過一 些 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑,抑制其活性,從而促進藥物進入靶細胞,靶器官。對 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)運機制的深入研究,將對解決多藥抗性

11、問題及治療相關(guān)疾 病具有重大的理論指導(dǎo)意義和實際應(yīng)用價值。PepT2能提高藥物和前體藥物的生物利用率,廣泛的轉(zhuǎn)運仿肽類藥物,對于它 的研究將不僅集中在生理學(xué)和藥代動力學(xué)方面活性調(diào)節(jié),同時對肽類藥物和具有 仿肽結(jié)構(gòu)藥物的設(shè)計成為人們關(guān)注的熱點.利用跨膜轉(zhuǎn)運蛋白識別二、三肽和許 多仿肽類底物的特點,一方面人們直接設(shè)計和尋找具有特殊功能活性的小肽和仿 肽類藥物,另一方面改造一些難被吸收的非類肽藥物,如將非肽類藥物連接到寡 肽上以增加這些藥物的吸收率等44.隨著對寡肽轉(zhuǎn)運蛋白認識的不斷深入,其 在藥物方面的研究和應(yīng)用會不斷深入擴大。參考文獻【1】馬云芳,梁國魯,裴得勝,崔宗斌。ABC 轉(zhuǎn)運蛋白研究的新進展期刊 論文-生物技術(shù)通報。2008.5【2】王華丙,張振義,包銳,陳宇星。ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)運機制期 刊論文-生命的化學(xué)2007年 27卷 3期【3】張建萍,魏玉輝,張帆,武新安。腸道轉(zhuǎn)運體在藥物吸收中的作用期 刊論文-中國藥學(xué)雜志 2012年 12月第 47卷第 24期【4】龐卉,涂家生。藥物轉(zhuǎn)運蛋白功能及應(yīng)用期刊論文-藥物生物技術(shù)。 2005,12(1:6265【5】甘 瀟,張 華,王雄清.小肽轉(zhuǎn)運蛋白