Ксенобиотики 4.3

Белок-транспортер семейства АВС содержит обычно два (для так называемого короткого транспортера, для длинного  три) мембранпронизывающих домена (membrane-spanning domains  MSDs), каждый из которых состоит из шести трансмембранных спиральных участков (transmembrane (TMDs) -helices) и двух цитозольных нуклеотидсвязывающих доменов (nucleotide-binding domains  NBDs), как это представлено на рис. 4.42.

Высококонсервативный нуклеотидсвязывающий домен (NBD) содержит три консервативных последовательности, обозначаемые как Walker A (WA), Walker B (WB) мотивы, обнаруженные во многих АТРазах, и последовательность LSGGQ (или С мотив), найденную только в АВС белках. Для проявления активности транспортера необходимо кооперативное связывание двух молекул АТР с активными центрами, образованными последовательностями WA и WВ одного NBD и последовательностью С другого NBD. При этом связывание АТР с NBD1 и NBD2 неэквивалентно: NBD1 обладает большим сродством к АТР, чем NBD2, но NBD2 имеет большую АТРазную активность, чем NBD1. Пространственное расположение TMD и NBD в одном из представителей белков-транспортеров семейства АВСС  МRP1 изображено на рис. 4.43.

Из рисунка видно, что при функционировании белка-транспортера происходит сближение второго и третьего MSDs и обоих NBDs. В результате сближения происходит формирование активных центров, связывающих и гидролизующих АТР, и центров, непосредственно переносящих через мембрану клетки конъюгаты ксенобиотиков, таких как конъюгаты афлатоксина B1, 4-нитрохи- нолин-1-оксида, гербицидов и пестицидов или конъюгаты эндогенных веществ (конъюгаты цистеиниллейкотриена С4, простагландина A2).

Механизм передачи взаимодействия от NBDs к TMDs в деталях не выяснен. Известно, что в отсутствие АТР, NBDs открыты, а TMDs закрыты снаружи и открыты в сторону цитоплазмы. После взаимодействия NBDs с АТР и образования димера TMDs, cвязав переносимое вещество и изменив свою конформацию, закрываются со стороны цитоплазмы и открываются наружу, выбрасывая в межклеточное пространство переносимое через мембрану клетки соединение. После гидролиза АТР конформация TMDs возвращается к первоначальной (рис. 4.44).

Рис. 4.43. Пространственное расположение трансмембранных спиральных участков MSD белка-транспортера семейства АВСС  МRP1 (multidrug-resistance-associated protein). Видно, что сближены второй и третий MSD, а также оба NBD. Расположение первого MSD показано, но точное его расположение относительно остальной части молекулы транспортера неизвестно, так как пока нет структурных данных о длинном белке-транспортере (согласно [9])

Способность АВС-транспортеров, в том числе MRP и Р-глико-протеина, выводить из клетки соединения разной химической природы до последнего времени оставалась загадочной. Субстратами этих белков-транспортеров выступали липофильные соединения, имеющие небольшие размеры и содержащие в структуре ароматические кольца или несущие положительный заряд. Кристаллографическими исследованиями было показано, что для связывания переносимых веществ необходимо расплетание лигандсвязывающего -спирального домена в составе TMDs АВС-транспортера и образование внутреннего кармана с отрицательно заряженным остатком глутаминовой кислоты, с высоким сродством связывающим положительно заряженные лиганды. По-видимому, в нормальных клетках функция этих белков заключается в выводе вредных для клеток метаболитов, гормонов и создания барьера, защищающего от вредных воздействий мозг. Лекарственные препараты воспринимаются этими белками как вредные соединения, которые необходимо выбросить из клетки.

Рис. 4.44. Гипотетическая модель функционирования АВС-транспорте-ра на примере MRP1 (multidrug-resistance-associated protein). MSD1-NBD1 и MSD2-NBD2 изображены слева и справа соответственно. В качестве субстрата показан лейкотриен С₄ (LTC₄). 1 − MRP1 закрыт снаружи и связывает LTC₄ со стороны цитоплазмы; 2 и 3 − взаимодействие двух молекул АТР с димером NBDs приводит к закрытию переносчика со стороны цитоплазмы, открытию наружу и выходу LTC₄ в межклеточное пространство; 4 − гидролиз первой молекулы АТР в NBD2 и выброс ортофосфата, а потом ADP внутрь клетки с последующим гидролизом второй молекулы АТР в NBD1 (6) заканчиваются изменением конформации белка-транспортера, возвращающегося к первоначальному виду (1) (согласно [10])

Для снижения устойчивости клетки к действию цитостатических лекарственных средств необходим поиск ингибиторов Р-гликопро- теина и MRP.

47