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MRP3蛋白识别与结合底物的机制研究

批准号:
32100960
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘聪聪
依托单位:
学科分类:
结构生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘聪聪

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肿瘤细胞中过表达MRP3蛋白的现象与肿瘤的增殖和多药耐药性相关。MRP3蛋白转运生理性底物LPI会促进肿瘤生长,转运抗肿瘤药物(如依托泊苷,etoposide)可引发肿瘤多药耐药。目前,MRP3识别、结合底物(LPI、etoposide)的机制尚待阐明,MRP3如何与底物结合?MRP3与底物结合后会产生什么的变化?本项目拟利用冷冻电镜单颗粒分析技术,解析MRP3、MRP3-LPI、MRP3- etoposide三种样品的高分辨率结构。分析得到MRP3与底物结合的关键氨基酸位点或结构域,并结合蛋白质定点突变实验验证结构的准确性。通过实施该项目,可阐述MRP3识别、结合LPI与etoposide的机制,充实对MRP3促进肿瘤细胞增殖及引发多药耐药性的认知和理解,为应用MRP3结构信息筛选合适的抗肿瘤药物及后续药物设计提供结构信息,具有重要的指导意义。
英文摘要
The overexpression of MRP3 protein in tumor cells is associated with tumor proliferation and multidrug resistance. Transporting the physiological substrate (LPI), MRP3 can promote tumor growth, and the transporting of anti-tumor drugs (such as etoposide) can induce multidrug resistance. At present, the mechanism of MRP3 recognition and binding substrate remains to be clarified. How does MRP3 bind to substrate? What happens when MRP3 binds to the substrate? We intend to use single particle analysis to determine the high-resolution structure of MRP3, MRP3-LPI and MRP3-etoposide. The key amino acid sites or domains of MRP3 binding with the substrates were analyzed, and the accuracy of the structures was verified by site-directed mutation assay. Through the implementation of this project, the mechanism of MRP3 recognizing and binding to LPI or etoposide can be elaborated, and the cognition and understanding of tumor cell proliferation and multi-drug resistance caused by MRP3 can be enriched. The structural information can be provided for screening suitable anti-tumor drugs and structure-based drug design, which has important guiding significance.
关于MRP3研究表明,在多种使用小分子药物治疗后的癌症病人中,MRP3存在高表达的现象,有MRP3高表达引起的肿瘤多药耐药现象。但是,到目前为止,没有MRP3蛋白与抗肿瘤小分子复合物的结构,关于MRP3转运抗肿瘤小分子药物的机制是一个悬而未决的重要问题。本项目研究中,我们成功解析了MRP3-vincrinstine复合物的高分辨率三维结构。主要研究发现.(1)通过解析apo-MRP3的高分辨率三维结构,发现MRP3蛋白为经典的ABC transporter 结构,具有TMD0,TMD1,TMD2三个跨膜domain。.(2)在本研究结果中,TMD0与TMD1之间,通过LMNG去垢剂分子进行稳定,提示TMD0在生理条件下,可能处于不稳定状态,接收细胞信号并通过Lasso结构域传导至TMD1上,从而调节transpoter的开放和关闭。.(3)在体外水溶性环境下,MRP3与水溶性抗肿瘤小分子长春新碱(vincristine)具有较低(毫摩尔)的亲和力,而和疏水性小分子甲氨蝶呤(MTX)没有亲和力。.(4)通过添加D-葡萄糖醛酸钠盐,MRP3对于vincristine的亲和力可提高一个数量级,提示D-葡萄糖醛酸在体内环境下,参与到MRP3转运底物形成有机阴离子的过程中,帮助MRP3对有机阴离子进行转运。.(5)解析了MRP3-vincristine复合物的高分辨率三维结构,发现vincristine结合在TMD1和TMD2构成的疏水口袋中,并与关键氨基酸R474和N583通过氢键连接。.综合文献的工作和本研究中作,我们揭示了MRP3与水溶性抗肿瘤小分子vincristine相互作用的位置。我们的工作,解决了MRP3转运抗肿瘤药物小分子领域的一个关键问题,揭示了MRP3作为肿瘤多药耐药相关蛋白转运抗肿瘤小分子药物的机制。
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