stringtranslate.com

Протон-связанный транспортер фолиевой кислоты

Протон -связанный транспортер фолата — это белок , который у людей кодируется геном SLC46A1 . [ 5] [6] [7] Основная физиологическая роль PCFT заключается в обеспечении всасывания фолата (витамина B9) в кишечнике и его доставке в центральную нервную систему .

Структура

PCFT расположен на хромосоме 17q11.2 и состоит из пяти экзонов, кодирующих белок с 459 аминокислотами и молекулярной массой ~50 кДа. PCFT высококонсервативный, разделяя 87% идентичности с PCFT мыши и крысы и сохраняя более 50% идентичности аминокислот с белками лягушки (XP415815) и данио-рерио (AAH77859). [8] Структурно существует двенадцать трансмембранных спиралей с N- и C-концами, направленными в цитоплазму, и большая внутренняя петля, которая делит молекулу пополам. [9] [10] Существует два сайта гликозилирования (N58, N68) и дисульфидная связь, соединяющая остатки C66 в 1-м и C298 в 4-м, внешнем цикле. Ни гликозилирование, ни дисульфидная связь не являются необходимыми для функционирования. [9] [11] Были идентифицированы остатки, которые играют роль в протонном сопряжении, связывании протонов, связывании фолата и колебаниях носителя между его конформационными состояниями. [12] PCFT образует олигомеры , и были идентифицированы некоторые из связывающих остатков. [13] [14]

Регулирование

Опосредованный PCFT транспорт в клетки оптимален при pH 5,5. Активность при низком pH и структурная специфичность PCFT (высокое сродство к фолиевой кислоте и низкое сродство к PT523 — неполиглутаминовому аналогу аминоптерина) функционально отличает этот транспортер от другого основного транспортера фолата, восстановленного переносчика фолата [ 15] (оптимальная активность при pH 7,4, очень низкое сродство к фолиевой кислоте и очень высокое сродство к PT523), другого члена (SLC19A1) суперсемейства транспортеров растворенных веществ. [8] [15] [16] Приток, опосредованный PCFT, является электрогенным и может быть оценен по току, клеточному закислению и поглощению радиоактивного индикатора. [8] [16] [17] [18] Приток имеет диапазон Km от 0,5 до 3 мкМ для большинства фолатов и антифолатов при pH 5,5. Приток Km увеличивается, а приток Vmax падает по мере увеличения pH, в меньшей степени для антифолата, пеметрекседа . [19] Транспортер специфичен для моноглутамиловых форм фолатов. [16] Различные органические анионы ингибируют опосредованный PCFT транспорт при чрезвычайно высоком соотношении ингибитора к фолату, наиболее мощными являются сульфобромфталеин, п-аминобензилглутамат и сульфаталазин. [18] [20] Это может иметь фармакологическое значение с точки зрения ингибирующего действия этих агентов на кишечную абсорбцию фолатов. Был определен минимальный промотор PCFT [21] [22] , который содержит элемент ответа NRF1. [23] Также имеются данные о роли витамина D в регуляции PCFT с элементом ответа VDR выше минимального промотора. [24] Сообщалось, что мРНК PCFT увеличивается у мышей с дефицитом фолата. [16]

Распределение в тканях

PCFT экспрессируется в проксимальном отделе тощей кишки с более низким уровнем экспрессии в других местах кишечника. [8] [16] [25] Экспрессия локализуется на апикальной мембране кишечных [16] [18] [25] и поляризованных MDCK клетках почек собак. [26] PCFT также экспрессируется на базолатеральной мембране сосудистого сплетения. Ввиду низкого уровня фолата в спинномозговой жидкости (СМЖ) у людей с отсутствием PCFT [27] PCFT должен играть роль в транспорте фолатов через сосудистое сплетение в СМЖ; однако, основной механизм этого не установлен. [28] PCFT экспрессируется на синусоидальной (базолатеральной) мембране гепатоцита, апикальной мембране щеточной каймы проксимального канальца почки, базолатеральной мембране ретинального пигментного эпителия и плаценте. [9] [29] [30] В клетках и/или мембранных везикулах, полученных из этих тканей, наблюдается выраженная активность транспорта фолата при низком pH, что в некоторых случаях, как было показано, указывает на процесс транспорта фолата, связанный с протонами. [31] [32] [33] [34] [35] Однако неясно, в какой степени PCFT способствует транспорту фолата через эти эпителии.

Потеря функции

Физиологическая роль PCFT известна на основе фенотипа субъектов с мутациями потери функции этого гена - редкое аутосомно-наследственное заболевание, наследственная мальабсорбция фолата (HFM). [8] [27] [36] У этих субъектов есть две основные аномалии: (i) тяжелый системный дефицит фолата и (ii) дефект транспорта фолатов из крови через сосудистое сплетение в цереброспинальную жидкость с очень низким уровнем фолата в цереброспинальной жидкости, даже когда уровень фолата в крови скорректирован или превышает норму . [37] Тяжелая анемия, обычно макроцитарная , всегда сопровождает дефицит фолата. Иногда наблюдается панцитопения и/или гипогаммаглобулинемия и/или дисфункция Т-клеток, что может привести к инфекциям, таким как пневмония Pneumocystis jirovecii. Могут быть желудочно-кишечные признаки, включая диарею и мукозит. Дефицит фолата в ЦНС связан с различными неврологическими симптомами, включая задержки развития и судороги. Фенотип PCFT- нулевой мыши был описан и отражает многие результаты, полученные у людей. [38] Первоначально сообщалось, что PCFT является низкоаффинным переносчиком гема . [25] Однако роль PCFT в гомеостазе гема и железа исключается наблюдением, что люди или мыши с мутациями PCFT, приводящими к потере функции, не страдают дефицитом железа или гема, а анемия и все другие системные последствия потери этого переносчика полностью корректируются высокой дозой перорального или низкой дозой парентерального фолата. [27] [36]

Как мишень для наркотиков

Из-за эффекта Варбурга и нарушенного кровоснабжения эпителиальные раковые опухоли человека растут в кислой среде, поскольку лактат вырабатывается во время анаэробного гликолиза. Поскольку активность PCFT оптимальна при низком pH, а ее экспрессия и выраженная транспортная активность при низком pH присутствуют в раковых опухолях человека, [39] [40] существует интерес к использованию этих свойств путем разработки антифолатов, которые имеют высокое сродство к этому транспортеру и очень низкое сродство к восстановленному переносчику фолата, который доставляет антифолаты в нормальные ткани и тем самым опосредует токсичность этих агентов. [41] Разрабатывается новый класс ингибиторов включения одного углерода в пурины с этими свойствами. [41] Пеметрексед, антифолатный ингибитор, в первую очередь, тимидилатсинтазы, является хорошим субстратом для PCFT даже при нейтральном pH по сравнению с другими антифолатами и фолатами. [19]

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000076351 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000020829 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ «Ген Энтрез: протон-связанный транспортер фолиевой кислоты PCFT».
  6. ^ Shayeghi M, Latunde-Dada GO, Oakhill JS, Laftah AH, Takeuchi K, Halliday N и др. (сентябрь 2005 г.). «Идентификация кишечного переносчика гема». Cell . 122 (5): 789–801. doi : 10.1016/j.cell.2005.06.025 . PMID  16143108. S2CID  9130882.
  7. ^ Sharma S, Dimasi D, Bröer S, Kumar R, Della NG (апрель 2007 г.). «Экспрессия и функциональный анализ гем-переносящего белка 1 (HCP1) в сетчатке и ретинальном пигментном эпителии». Experimental Cell Research . 313 (6): 1251–1259. doi :10.1016/j.yexcr.2007.01.019. PMID  17335806.
  8. ^ abcde Qiu A, Jansen M, Sakaris A, Min SH, Chattopadhyay S, Tsai E и др. (декабрь 2006 г.). «Идентификация кишечного переносчика фолата и молекулярная основа наследственной мальабсорбции фолата». Cell . 127 (5): 917–928. doi : 10.1016/j.cell.2006.09.041 . PMID  17129779. S2CID  1918658.
  9. ^ abc Zhao R, Unal ES, Shin DS, Goldman ID (апрель 2010 г.). «Мембранный топологический анализ протон-связанного фолатного транспортера (PCFT-SLC46A1) методом доступности замещенного цистеина». Биохимия . 49 (13): 2925–2931. doi :10.1021/bi9021439. PMC 2866095. PMID  20225891 . 
  10. ^ Duddempudi PK, Goyal R, Date SS, Jansen M (2013). «Определение внеклеточной вододоступной поверхности протон-связанного транспортера фолата». PLOS ONE . 8 (10): e78301. Bibcode : 2013PLoSO...878301D. doi : 10.1371/journal.pone.0078301 . PMC 3799626. PMID  24205192 . 
  11. ^ Unal ES, Zhao R, Qiu A, Goldman ID (июнь 2008 г.). "N-связанное гликозилирование и его влияние на электрофоретическую подвижность и функцию человеческого протон-связанного фолатного транспортера (HsPCFT)". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 1778 (6): 1407–1414. doi :10.1016/j.bbamem.2008.03.009. PMC 2762823. PMID  18405659 . 
  12. ^ Zhao R, Goldman ID (2013). «Транспортеры фолата и тиамина, опосредованные фасилитативными переносчиками (SLC19A1-3 и SLC46A1) и рецепторами фолата». Молекулярные аспекты медицины . 34 (2–3): 373–385. doi :10.1016/j.mam.2012.07.006. PMC 3831518. PMID  23506878 . 
  13. ^ Hou Z, Kugel Desmoulin S, Etnyre E, Olive M, Hsiung B, Cherian C и др. (февраль 2012 г.). «Идентификация и функциональное воздействие гомоолигомеров человеческого протон-связанного фолатного транспортера». Журнал биологической химии . 287 (7): 4982–4995. doi : 10.1074 /jbc.m111.306860 . PMC 3281668. PMID  22179615. 
  14. ^ Wilson MR, Kugel S, Huang J, Wilson LJ, Wloszczynski PA, Ye J и др. (Июль 2015 г.). «Структурные детерминанты олигомеризации связанного с протоном фолатного транспортера человека: роль мотивов GXXXG и идентификация олигомерных интерфейсов в трансмембранных доменах 3 и 6». The Biochemical Journal . 469 (1): 33–44. doi :10.1042/bj20150169. PMC 4713120 . PMID  25877470. 
  15. ^ ab Hou Z, Matherly LH (2014). "Биология основных облегчающих транспортеров фолата SLC19A1 и SLC46A1". Current Topics in Membranes . 73 : 175–204. doi : 10.1016/B978-0-12-800223-0.00004-9. ISBN 9780128002230. PMC  4185403 . PMID  24745983.
  16. ^ abcdef Qiu A, Min SH, Jansen M, Malhotra U, Tsai E, Cabelof DC и др. (ноябрь 2007 г.). «Кишечные транспортеры фолата грызунов (SLC46A1): вторичная структура, функциональные свойства и реакция на ограничение фолата в рационе». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 293 (5): C1669–C1678. doi :10.1152/ajpcell.00202.2007. PMID  17898134. S2CID  7250544.
  17. ^ Umapathy NS, Gnana-Prakasam JP, Martin PM, Mysona B, Dun Y, Smith SB и др. (ноябрь 2007 г.). «Клонирование и функциональная характеристика протон-связанного электрогенного транспортера фолата и анализ его экспрессии в типах клеток сетчатки». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 48 (11): 5299–5305. doi :10.1167/iovs.07-0288. PMC 3850295 . PMID  17962486. 
  18. ^ abc Nakai Y, Inoue K, Abe N, Hatakeyama M, Ohta KY, Otagiri M и др. (август 2007 г.). «Функциональная характеристика человеческого протон-связанного фолатного транспортера/гемового белка-переносчика 1, гетерологично экспрессируемого в клетках млекопитающих в качестве фолатного транспортера». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 322 (2): 469–476. doi :10.1124/jpet.107.122606. PMID  17475902. S2CID  23277839.
  19. ^ ab Zhao R, Qiu A, Tsai E, Jansen M, Akabas MH, Goldman ID (сентябрь 2008 г.). «Протон-связанный транспортер фолата: влияние на транспорт пеметрекседа и активность антифолатов по сравнению с восстановленным переносчиком фолата». Молекулярная фармакология . 74 (3): 854–862. doi :10.1124/mol.108.045443. PMC 2716086. PMID  18524888 . 
  20. ^ Urquhart BL, Gregor JC, Chande N, Knauer MJ, Tirona RG, Kim RB (февраль 2010 г.). «Человеческий протон-сопряженный транспортер фолата (hPCFT): модуляция кишечной экспрессии и функции с помощью лекарств». American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology . 298 (2): G248–G254. doi :10.1152/ajpgi.00224.2009. PMID  19762432. S2CID  12974427.
  21. ^ Stark M, Gonen N, Assaraf YG (октябрь 2009 г.). «Функциональные элементы минимального промотора человеческого протон-связанного фолатного транспортера». Biochemical and Biophysical Research Communications . 388 (1): 79–85. doi :10.1016/j.bbrc.2009.07.116. PMID  19643086.
  22. ^ Diop-Bove NK, Wu J, Zhao R, Locker J, Goldman ID (август 2009 г.). «Гиперметилирование минимальной транскрипционной регуляторной области человеческого протон-связанного фолатного транспортера (SLC46A1) в антифолат-резистентной клеточной линии HeLa». Molecular Cancer Therapeutics . 8 (8): 2424–2431. doi :10.1158/1535-7163.mct-08-0938. PMC 2735101 . PMID  19671745. 
  23. ^ Gonen N, Assaraf YG (октябрь 2010 г.). «Обязательный кишечный транспортер фолата PCFT (SLC46A1) регулируется ядерным респираторным фактором 1». Журнал биологической химии . 285 (44): 33602–33613. doi : 10.1074/jbc.m110.135640 . PMC 2962458. PMID  20724482 . 
  24. ^ Eloranta JJ, Zaïr ZM, Hiller C, Häusler S, Stieger B, Kullak-Ublick GA (ноябрь 2009 г.). «Витамин D3 и его ядерный рецептор увеличивают экспрессию и активность человеческого протон-связанного фолатного транспортера». Молекулярная фармакология . 76 (5): 1062–1071. doi :10.1124/mol.109.055392. PMID  19666701. S2CID  11155598.
  25. ^ abc Shayeghi M, Latunde-Dada GO, Oakhill JS, Laftah AH, Takeuchi K, Halliday N и др. (сентябрь 2005 г.). «Идентификация кишечного переносчика гема». Cell . 122 (5): 789–801. doi : 10.1016/j.cell.2005.06.025 . PMID  16143108. S2CID  9130882.
  26. ^ Subramanian VS, Marchant JS, Said HM (январь 2008 г.). «Нацеливание на апикальную мембрану и перемещение человеческого протон-сопряженного транспортера в поляризованном эпителии». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 294 (1): C233–C240. doi :10.1152/ajpcell.00468.2007. PMID  18003745. S2CID  7730829.
  27. ^ abc Geller J, Kronn D, Jayabose S, Sandoval C (январь 2002 г.). «Наследственная мальабсорбция фолата: семейный отчет и обзор литературы». Medicine . 81 (1): 51–68. doi : 10.1097/00005792-200201000-00004 . PMID  11807405. S2CID  27156694.
  28. ^ Grapp M, Wrede A, Schweizer M, Hüwel S, Galla HJ, Snaidero N и др. (2013). «Трансцитоз хороидного сплетения и челночный перенос экзосом доставляют фолат в паренхиму мозга». Nature Communications . 4 : 2123. Bibcode :2013NatCo...4.2123G. doi : 10.1038/ncomms3123 . hdl : 11858/00-001M-0000-0014-164F-1 . PMID  23828504.
  29. ^ Bozard BR, Ganapathy PS, Duplantier J, Mysona B, Ha Y, Roon P и др. (июнь 2010 г.). «Молекулярная и биохимическая характеристика белков транспорта фолата в клетках Мюллера сетчатки». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 51 (6): 3226–3235. doi :10.1167/iovs.09-4833. PMC 2891475. PMID  20053979 . 
  30. ^ Williams PJ, Mistry HD, Morgan L (апрель 2012 г.). «Экспрессия транспортера фолата снижается в плаценте человека во время беременности и при преэклампсии». Pregnancy Hypertension . 2 (2): 123–131. doi :10.1016/j.preghy.2011.12.001. PMID  26105097.
  31. ^ Horne DW, Reed KA, Hoefs J, Said HM (июль 1993 г.). «Транспорт 5-метилтетрагидрофолата в везикулах базолатеральной мембраны печени человека». Американский журнал клинического питания . 58 (1): 80–84. doi : 10.1093/ajcn/58.1.80 . PMID  8317394.
  32. ^ Chancy CD, Kekuda R, Huang W, Prasad PD, Kuhnel JM, Sirotnak FM и др. (Июль 2000 г.). «Экспрессия и дифференциальная поляризация восстановленного фолатного транспортера-1 и фолатного рецептора альфа в пигментном эпителии сетчатки млекопитающих». Журнал биологической химии . 275 (27): 20676–20684. doi : 10.1074/jbc.m002328200 . PMID  10787414.
  33. ^ Zhao R, Diop-Bove N, Visentin M, Goldman ID (август 2011 г.). «Механизмы мембранного транспорта фолатов в клетки и через эпителий». Annual Review of Nutrition . 31 : 177–201. doi :10.1146/annurev-nutr-072610-145133. PMC 3885234. PMID  21568705 . 
  34. ^ Keating E, Lemos C, Azevedo I, Martel F (февраль 2006 г.). «Сравнение характеристик поглощения фолиевой кислоты клетками хориокарциномы плаценты человека при кислом и физиологическом pH». Canadian Journal of Physiology and Pharmacology . 84 (2): 247–255. doi :10.1139/y05-129. PMID  16900951.
  35. ^ Бхандари SD, Джоши SK, МакМартин KE (январь 1988). «Связывание и транспорт фолата везикулами мембраны щеточной каймы почек крысы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 937 (2): 211–218. doi :10.1016/0005-2736(88)90243-x. PMID  2892531.
  36. ^ ab Goldman ID (1993). Adam MP, Mirzaa GM, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJ, Gripp KW, Amemiya A (ред.). "Наследственная мальабсорбция фолата". GeneReviews . Сиэтл (WA): Университет Вашингтона, Сиэтл. PMID  20301716.
  37. ^ Torres A, Newton SA, Crompton B, Borzutzky A, Neufeld EJ, Notarangelo L, Berry GT (26 мая 2015 г.). "Последовательный мониторинг 5-метилтетрагидрофолата СМЖ для руководства лечением врожденной мальабсорбции фолата из-за дефицита протон-связанного транспортера фолата (PCFT)". Отчеты JIMD . 24 : 91–96. doi :10.1007/8904_2015_445. ISBN 978-3-662-48226-1. PMC  4582027 . PMID  26006721.
  38. ^ Salojin KV, Cabrera RM, Sun W, Chang WC, Lin C, Duncan L и др. (май 2011 г.). «Модель наследственной мальабсорбции фолата на мышах: удаление гена PCFT приводит к системному дефициту фолата». Blood . 117 (18): 4895–4904. doi :10.1182/blood-2010-04-279653. PMID  21346251.
  39. ^ Kugel Desmoulin S, Wang L, Hales E, Polin L, White K, Kushner J, et al. (декабрь 2011 г.). «Терапевтическое нацеливание нового 6-замещенного пирроло [2,3-d]пиримидин тиеноил антифолата на солидные опухоли человека на основе селективного поглощения протон-связанным транспортером фолата». Молекулярная фармакология . 80 (6): 1096–1107. doi :10.1124/mol.111.073833. PMC 3228537. PMID  21940787 . 
  40. ^ Zhao R, Gao F, Hanscom M, Goldman ID (январь 2004 г.). «Выдающаяся активность транспорта метотрексата при низком pH в человеческих солидных опухолях: вклад в сохранение фармакологической активности метотрексата в клетках HeLa, лишенных восстановленного переносчика фолата». Clinical Cancer Research . 10 (2): 718–727. doi : 10.1158/1078-0432.ccr-1066-03 . PMID  14760095.
  41. ^ ab Desmoulin SK, Hou Z, Gangjee A, Matherly LH (декабрь 2012 г.). «Человеческий протон-связанный транспортер фолата: биология и терапевтическое применение при раке». Cancer Biology & Therapy . 13 (14): 1355–1373. doi :10.4161/cbt.22020. PMC 3542225 . PMID  22954694.