側底模型ペプチドトランスポータの遺伝子クローニングと薬物動態制御における役割解明

基底外侧模型肽转运蛋白的基因克隆及其在药代动力学调节中的作用的阐明

基本信息

批准号：
02J01796
负责人：
入江めぐみ
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

小腸上皮細胞の刷子縁膜に発現するペプチドトランスポータ1(PEPT1)は、H^+勾配を駆動力として小分子ペプチドやペプチド類似薬物の輸送を媒介し、生理学的、薬物動態学的に重要な役割を担っている。本研究では、分子機能のコンピュータシミュレーションを活用し、PEPT1の種々輸送特性を規定する詳細な輸送メカニズムの解明を試みた。PEPT1を介した[^3H]glycylsarcosine(Gly-Sar)取り込みはpH5.5に最大値をとるベル型のpHプロファイルを示すのに対し、ceftibuten取り込みはpHの低下と共に増加した。取り込み実験に用いた範囲のpHにおいて、Gly-Sarは91%以上が電気的に中性であるのに対し、ceftibutenはアニオンとして存在することが分かった。さらに、Gly-SarのKm値はpH5.5で最小値を示し、pH5.0で上昇したが、ceftibutenのKm値はpHと共に低下した。これらの結果と文献情報に基づき、H^+はH^+結合部位だけでなく基質認識部位にも結合し、基質結合に影響を及ぼすこと、またその影響は基質のチャージによって異なることが推察された。推測したメカニズムをもとに14状態モデルを導き、PEPT1機能のシミュレータを構築した。その結果、Gly-Sar輸送の濃度依存性やpH依存性、膜電位依存性が再現できることが明らかとなった。さらに、ceftibutenやチャージを有するジペプチドの輸送特性もシミュレート出来たことから、推測した輸送メカニズムの妥当性が示唆された。本研究成果は、PEPT1の機能特性を包括的に表す輸送メカニズムを初めて提唱したものであり、前年度までに構築したGly-Sar経細胞輸送モデルに本PEPT1モデルを組み込むことによって、細胞外pHの変化などの細胞環境の変動にも対応し得る経上皮輸送予測システムへと発展できると考えられる。

肽转运蛋白1（PEPT1），在小肠上皮细胞的刷边膜中表达，使用H^+梯度作为驱动力介导小分子肽和肽样药物的转运，并扮演重要的生理和药物动力学作用。在这项研究中，我们试图通过利用分子函数的计算机模拟来阐明定义PEPT1的各种运输特性的详细运输机制。 PEPT1介导的[^3H]糖基质（Gly-SAR）摄取表现出钟形pH曲线，最大值为pH 5.5，而Ceftibuten的摄取随着pH的降低而增加。已经发现，在摄取实验中使用的范围内的pH值时，Gly-Sar在91％或以上是电中性的，而Ceftibuten作为阴离子存在。此外，Gly-SAR的KM值是pH 5.5时的最小值，在pH 5.0时增加，而Ceftibuten的Km值随pH下降。基于这些结果和文献信息，可以推断出H^+不仅与H^+结合位点结合，还与底物识别位点结合，影响底物结合，并且该差异的效果因底物的充电而不同。基于推断的机制，我们得出了一个14态模型，并为PEPT1函数构建了模拟器。结果，可以揭示浓度依赖性，pH依赖性和膜电压依赖性可以复制。此外，还可以模拟Ceftibuten和带电二肽的运输特性，这表明推断的运输机制的有效性。这项研究发现是第一个提出一种全面表达PEPT1的功能性能的运输机制，并通过将该PEPT1模型纳入到上一年构建的Gly-SAR经跨细胞运输模型中，人们认为可以将其发展成transepithelial的运输系统，从而可以在细胞的环境中适应诸如外部phlacellacellular ph的蜂窝环境变化。