P-glikoproteina (P-gp, ABCB1) została odkryta pod koniec lat 70. ubiegłego wieku przez Rudy'ego L. Juliano i Victora Ling. Było to pierwsze białko z grupy transporterów wielolekowych. P-gp należy do konserwatywnej rodziny białek ABC, które mają wspólny motyw budowy - domenę wiążącą ATP (ang. ATP-binding cassette). Tak jak pozostałe białka z rodziny ABC, również i P-gp wykorzystuje do swej aktywności energię pochodzącą z hydrolizy tego nukleotydu.
– Działanie glikoproteiny P związane jest z aktywnym wypompowywaniem ksenobiotyków, w tym również wielu leków, z obszaru dwuwarstwy lipidowej do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Z uwagi na sposób działania nazywa się P-gp odkurzaczem hydrofobowym - wyjaśnia dr n. med. Jerzy Wiśniewski z Katedry Biochemii Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu.
Lokalizacja P-gp, w szczególności w tkankach będących swoistą barierą biologiczną (np. w nabłonku jelita, kanalikach żółciowych wątroby, w obrębie bariery krew-mózg), odgrywa kluczową rolę w detoksykacji związków chemicznych, które mają szkodliwy wpływ na organizm gospodarza. Z drugiej strony, w przypadku takich chorób jak nowotwory, obecność P-gp wiąże się z tzw. pierwotnym brakiem wrażliwości komórek na stosowaną chemioterapię.
Oporność wielolekowa (MDR, ang. multidrug resistance), bo tak nazywa się brak wrażliwości komórek na leki, oprócz nadekspresji P-gp, może mieć wiele innych przyczyn (np. zwiększenie aktywności cytochromu P450, co przyspiesza usuwanie leków, zmianę aktywacji szlaków apoptozy, która utrudnia zajście procesu programowanej śmierci komórki) i jest obecnie jednym z głównych powodów niepowodzeń terapii przeciwnowotworowej.
– Szczegółowe badania dotyczące budowy i funkcji P-gp stanowią podstawę w kwestii opracowania specyficznych inhibitorów tego transportera, ale również w przypadku badania farmakokinetyki wielu leków przeciwnowotworowych - zwraca uwagę dr Wiśniewski.
Glikoproteina P zbudowana jest z dwóch homologicznych podjednostek, a każda z nich ma sześć transbłonowych domen. Domeny wykazujące zdolność wiązania i hydrolizy ATP mają charakter hydrofilowy i zlokalizowane są po cytozolowej stronie białka.
Szeroka specyficzność substratowa przez wiele lat utrudniała eksperymenty nad aktywnością P-gp. Dziś wiadomo, że w obrębie tego białka znajdują się dwa miejsca wiążące, które wykazują zdolność wiązania związków o odmiennej strukturze oraz jedno miejsce o funkcjach modulatorowych. Interesującym jest fakt, że jeden substrat może kierować się do obu miejsc wiążących i regulować tym samym transport innego substratu. Badania dokowania molekularnego przeprowadzone przez Ricardo J. Ferreira i wspólników w pełni scharakteryzowały strukturę poszczególnych miejsc wiążących na P-gp. Zidentyfikowano w nich specyficzne reszty aminokwasowe, których obecność jest kluczowa dla rozpoznawania substratu.
– Modelem najczęściej stosowanym w eksperymentach in vitro mających na celu zbadanie zdolności P-gp do transportu określonych substancji są uzyskane w procesie selekcji linie komórek, które były hodowane w obecności wzrastającego stężenia substratu dla tego białka - mówi dr Wiśniewski. - Należy jednak zwrócić uwagę na możliwą obecność wielu innych transporterów wielolekowych (np. BCRP, MRP1), których aktywność należy zablokować przy użyciu specyficznych inhibitorów.
Alternatywą wydaje się być użycie komórek przeznaczonych specjalnie do badania danego typu transportera - ze sztucznie wprowadzonym genem Mdr1 (np. MDR1-MDCK). Takie systemy stanowią doskonałe podłoże do badań z zakresu farmakogenetyki, które są niezwykle istotne w aspekcie aktywności określonych białek. Wiele badań wskazuje, że specyficzne zmiany typu SNP (ang. single nucleotide polymorphism) w sekwencji nukleotydowej genu Mdr1 wywierają wpływ na zdolności transportowe glikoproteiny P.
KOMENTARZE