有機陰離子轉運多肽的性質、表達及功能研究進展

楊宇秀，劉建明

(江西醫(yī)學高等?？茖W校藥學系，江西 上饒 334000)

有機陰離子轉運多肽的性質、表達及功能研究進展

楊宇秀，劉建明

(江西醫(yī)學高等?？茖W校藥學系，江西 上饒 334000)

有機陰離子轉運多肽(OATPs)是一類跨膜轉運蛋白，介導著眾多鈉離子非依賴的物質跨膜轉運。OATPs具有12個跨膜片段，擁有許多保守的結構區(qū)域。這些結構對其功能具有重要調控作用。OATPs廣泛分布在人體的各類組織細胞及腫瘤細胞，其表達量各不同，且對人體的生理活動及癌細胞發(fā)生與發(fā)展有著重要影響。因此，OATPs的功能與性質的研究對疾病的預防、治療和診斷可能具有巨大的推動作用。本文將OATPs在正常細胞及腫瘤細胞中的性質、表達及功能做一綜述。

有機陰離子轉運多肽; 性質；表達；功能

有機陰離子轉運多肽(OATPs)屬于溶質載體家族中的重要一員，是人和動物體內重要的跨膜轉運體。它介導著多種內源性及外源性的底物轉運，且對藥物的吸收、分布、排泄過程也有著重要的作用[1]。在人類的基因組中，編碼OATPs的基因被稱為SLCO基因。根據(jù)基因編碼的氨基酸序列的相似性可將其分為6個亞家族，分別為OATP1(OATP1A2、OATP1B1)；OATP2(OATP2A1、OATP2B1)；OATP3(OATP3A1)；OATP4(OATP4A1、OATP4C1)；OATP5(OATP5A1)；OATP6(OATP6A1)。OATPs在人體中分布在胃腸道、肝臟、腎臟、心臟、肺及大腦等正常的組織細胞中。有些亞型的OATPs是廣泛表達，有些亞型卻是選擇性的表達在某一種組織細胞中。在多種腫瘤細胞中，OATPs呈上調或下調性表達，這種現(xiàn)象可能預示腫瘤的形成與OATPs有關[2]。眾多底物可與OATPs結合，包括內源性的膽鹽、膽紅素、葡萄糖醛酸苷類、甲狀腺激素、類固醇結合物等；以及外源性的藥物及毒物等[3]。本文將根據(jù)OATPs的最新研究進展，介紹OATPs的結構性質、表達及功能作用。

1 OATPs的結構性質

OATPs由643-722個氨基酸構成。其結構預測有12個跨膜片段，可形成6個胞外環(huán)和5個胞內環(huán)，且C端和N端都位于細胞內[4]。OATPs存在許多保守區(qū)域，這些保守結構對其分布及功能非常重要。細胞外的第五個大環(huán)，位于第9和第10個跨膜片段之間，存在許多保守的半胱氨酸，形狀類似于DNA與蛋白質結合的“鋅指”結構[5]。這個結構是蛋白質與蛋白質的相互作用多發(fā)區(qū)域。這對其跨膜轉運功能非常重要，且通過S-H結合使其可表達在膜表面也有重要的影響[6]。

OAPTs的PDZ區(qū)域是大量蛋白的結合區(qū)，其可與目標蛋白的C端結合，也可與內源肽結合，還可與脂質結合[7]。已有報道[8]稱，PDZ可增強或穩(wěn)定轉運蛋白或通過直接的相互作用調節(jié)它們的功能而影響藥物的轉運，對OATPs的表達位置的錨定也有作用。在OATP1B3和OATP2B1結構上，6個N端和6個C端位于中心孔道周圍，形成一個帶正電荷的區(qū)域，可促進陰離子物質的結合及轉運[4]。位于OATP1B1和OATP1B3的第10跨膜片段上存在一些氨基酸，這些氨基酸可與底物相識別，且對底物的跨膜轉運時的易位很重要[9-10]。

2 OATPs的分布及其功能

2.1 OATP1A2

OATP1A2在大腦中的表達最高，其次是腎臟、肝、血管、血管。在腫瘤細胞中，它的表達量會發(fā)生改變。例如，在結腸癌細胞中其表達量降低，而在乳腺癌細胞中表達量則增加[11]。它可調節(jié)轉運多種內源性的底物，包括膽汁酸、甲狀腺激素、類固醇及其Ⅱ相結合物、環(huán)狀及鏈狀多肽等；也可調節(jié)轉運許多外源性的藥物，如紅霉素、非索非那定、左氧氟沙星、加替沙星、環(huán)丙沙星、普伐他汀、匹伐他汀、羅舒伐他汀、甲氨蝶呤、羅庫溴銨、沙奎那韋、伊馬替尼[12]。有報道[13-14]稱，一些果汁可抑制OATP1A2對底物的攝取，如柚子汁可抑制OATP1A2依賴的非索非那定的攝取。除此以外，利福平、沙奎那韋、洛伐他汀、維拉帕米、地塞米松、納洛酮同樣可抑制OATP1A2對底物的攝取。

2.2 OATP1B1

OATP1B1于1999年被3個不同的實驗室同時克隆出來[15-17]。它表達于肝細胞的底外側膜，被認為是肝臟的特殊轉運體，調節(jié)底物由血入肝；在肝癌細胞中的表達下調，這可能與肝癌細胞的去分化有關[2]。其底物具有特異性，可轉運的內源性底物包括膽紅素、雌二醇、白三烯等；外源性藥物有阿托伐他汀、西立伐他汀、羅舒伐他汀、氟伐他汀、匹伐他汀、普伐他汀、青霉素、波生坦、依那普利、非索非那定、甲氨蝶呤、奧美沙坦、利福平、纈沙坦、伊立替康、瑞格列奈、辛伐他汀酸、西羅莫司、沙奎那韋、頭孢托侖、頭孢哌酮、頭孢唑林及托拉塞米等[12-14,18]。它可影響這些藥物在肝臟中的清除，從而改變藥物的代謝動力學[12,19]；還可介導藥物的相互作用，例如免疫抑制劑環(huán)孢素是OATP1B1的抑制劑，可增加瑞格列奈的血藥濃度，增加其降血糖作用[20]。當羅格列酮在低濃度時，可抑制OATP1B1對托伐他汀的攝取，但卻促進OATP1B1對普伐他汀的攝取[21]。OATP1B1的遺傳多態(tài)性與轉運體的功能損壞有關，且可改變其亞細胞的位置[4]。

2.3 OATP1B3

OATP1B3與OATP1B1有80%的氨基酸序列相似。這類OATP主要分布在肝臟的靜脈血管周圍，在肝癌細胞中，OATP1B3的表達量比正常肝細胞少[22]。OATP1B3與OATP1B1相似，可調節(jié)膽汁酸、類花生酸類、多肽及一些藥物的轉運，包括抗腫瘤藥物甲氨喋呤[23]，除此以外，OATP1B3還是強心苷類藥物地高辛，抗腫瘤藥多西他賽、紫杉醇以及胃腸肽膽囊收縮素的唯一轉運體[13]。有研究[24]表明，若在結腸癌細胞中過表達OATP1B3，可顯著提高結腸癌細胞的生存率。在前列腺癌細胞中OATP1B3的表達增多，其突變可減少激素的轉運，抑制雄激素非依賴的前列腺癌的發(fā)展[3]。

2.4 OATP2A1

OATP2A1分布廣泛，在大腦、結腸、心臟、肝臟、腎臟、卵巢、肺、胰臟、前列腺、骨骼肌、脾臟、小腸等都有表達[2]。在腎臟腫瘤細胞、乳腺癌細胞中表達很高，在肝癌、膽管細胞癌中也有表達[25]。它是前列腺素的特殊轉運體，通過作用于前列腺素的失活及重吸收過程，從而影響前列腺素的含量[3]。在腎臟，前列腺素E2(PGE2)可引起腎臟鈉離子和水的分泌，因此，OATP2A1可通過影響前列腺素(PG)信號，調節(jié)體內的水平衡。飲食中的食鹽的攝入，可誘導腎臟集合管的OATP2A1的基因轉錄，從而影響腎臟鈉離子平衡[26]。在結腸癌細胞中，OATP2A1的表達量降低可能是導致PG炎癥反應增加的原因[27]。

2.5 OATP2B1

OATP2B1廣泛表達于肝臟底外側膜、腸細胞膜、血腦屏障、心臟內皮細胞和胎盤等，在乳腺癌細胞、結腸腺癌細胞、骨囊腫、骨肉瘤和神經(jīng)膠質癌細胞中也有表達[2]。有研究[28]表明，它在良性乳腺癌細胞中的含量高于惡性乳腺癌細胞，且隨著腫瘤的進展其含量越來越高。其作用底物很少，在正常生理pH條件下，雌酮、脫氫表雄酮是它的轉運底物；而在酸性條件下，很多其他的化合物(?；悄懰猁}、膽紅素偶聯(lián)物、非索非那定、他汀類藥物)也將成為它的底物。它還是類固醇的轉運體，可增加腫瘤細胞內雌二醇的含量[27]。

2.6 其他OATPs

OATP1C1在血腦屏障及睪丸中的表達水平很高[29]。在骨肉瘤、腎癌轉移細胞中也有表達，在動脈瘤囊腫中，OATP1C1的表達水平更高[30]；它對甲狀腺素具有很高的親和力，可轉運甲狀腺素，對其他OATPs共有的底物也可轉運[24]。OATP4A1在心臟和胎盤中的表達最高，其次是肺、肝臟、骨骼肌和胰臟[2]。它在骨囊腫細胞的表達量高于骨肉瘤細胞[27]；其轉運的底物較少，主要包括雌酮硫酸鹽、雌二醇葡萄糖苷酸、青霉素，可能也可轉運PGE2和甲狀腺素[31]。OATP4C1被認為是腎臟的特殊轉運體，調節(jié)底物進入腎臟。在其他的組織及腫瘤細胞中也有分布。OATP4C1轉運的底物有地高辛、毒毛花苷G、甲狀腺素、甲氨喋呤和環(huán)磷酸腺苷(cAMP)[32]。OATP4C1可能可減少尿毒素毒物的蓄積，減少慢性腎病患者高血壓發(fā)生率及延緩腎損傷進程[31]。OATP5A1在大腦、心臟、骨骼肌細胞和卵巢細胞中有表達，但其功能尚未確定[3]。OATP6A1在正常睪丸細胞中表達高，在其他組織如脾臟、大腦和胎盤中表達較少，其底物特異性尚未明確[3]。

3 結語

OATPs的分布各異，不僅表現(xiàn)在正常細胞組織中，而且在不同的腫瘤細胞中表達也不同。這提示OATPs可能成為腫瘤的診斷和治療的新靶點。OATPs對不同內源性的底物的轉運對維持人體正常的生理活動有非常重要作用，且OATPs可介導藥物的轉運，對疾病的治療功不可沒。但目前關于OATPs的性質、分布、及功能尚存在許多未知因素，因此開展OATPs的結構性質、分布及其功能研究具有重要的實際意義。

[1] Tamai I,Nakanishi T.OATP transporter-mediated drug absorption and interaction[J].Curr Opin Pharmacol,2013,13(6):859-863.

[2] Obaidat A,Megan R,Hagenbuch B.The expression and function of organic anion transporting polypeptides in normal tissues and in cancer[J].Annu Rev Pharmacol Toxicol,2012,2(52):135-151.

[3] Svoboda M,Riha J,Wlcek K,et al.Organic anion transporting polypeptides(OATPs):regulation of expression and function[J].Curr Drug Metab,2011,12(2):139-153.

[4] Meier Abt F,Mokrab Y,Mizuguchi K.Organic anion transporting polypeptides of the OATP/SLCO superfamily:identification of new members in nonmammalian species,comparative modeling and a potential transport mode[J].Membr Biol,2005,208(3):213-227.

[5] Tirona R G,Kim R B.Pharmacogenomics of organic anion-transporting polypeptides(OATP)[J].Adv Drug Deliv Rev,2002,54(10):1343-1352.

[6] Barabote R D,Tamang D G,Abeywardena S N,et al.Extra domains in secondary transport carriers and channel proteins[J].Biochim Biophys Acta,2006,1758(10):1557-1579.

[7] Lee H J,Zheng J J.PDZ domains and their binding partners:structure,specificity,and modification[J].Cell Commun Signal,2010,8(8):1123-1128.

[8] Wang P J,Wang J J,Xiao Y S,et al.Interaction with PDZK1 is required for expression of organic anion transporting protein 1A1 on the hepatocyte surface[J].J Biol Chem,2005,280(34):30143-30149.

[9] Gui Chunshan,Hagenbuch B.Amino acid residues in transmembrane domain 10 of organic anion transporting polypeptide 1B3 are critical for cholecystokinin octapeptide transport[J].Biochemistry,2008,47(35):9090-9097.

[10] Ohnishi S,Hays A.Bruno hagenbuch cysteine scanning mutagenesis of transmembrane domain 10 in organic anion transporting polypeptide 1B1[J].Biochemistry,2014,53(14):2261-2270.

[11] Ballestero M R,Monte M J,Briz O,et al.Expression of transporters potentially involved in the targeting of cytostatic bile acid derivatives to colon cancer and polyps[J].Biochem Pharmacol,2006,72(6):729-738.

[12] Niemi M.Role of OATP transporters in the disposition of drugs [J].Pharmacogenomics,2007,8(7):787-802.

[13] 徐丹，李峰，張基，等.有機陰離子轉運肽在藥代動力學中的作用[J].中國藥科大學學報，2013，44(5)：482-486.

[14] Kindla J,Mnuer F,Mieth M,et al.Influence of non-steoidal anti-inflammatory drugs on organic ion transporting polypeptide(OATP)1 B1-and OATP1 B3-mediated dug transport[J].Drug Metab Dispos,2011,39(6):1047-1053.

[15] Abe T,Kakyo M,Tokui T,et al.Identification of a novel gene family encoding human liver-specific organic anion transporter LST-1[J].Biol Chem,1999,274：17159-17163.

[16] Hsiang B,Zhu Y,Wang,Z,et al.A novel human hepatic organic anion transporting polypeptide(OATP2).Identification of a liver-specific human organic anion transporting polypeptide and identification of rat and human hydroxymethylglutaryl-CoA reductase inhibitor transporters [J].Biol Chem,1999,274(52):37161-37168.

[17] K?nig J,Cui Y,Nies A T,et al.Localization and genomic organization of a new hepatocellular organic anion transporting polypeptide[J].Biol Chem,2000,275(30):23161-23168.

[18] Maeda K.Organic anion transporting polypeptide(OATP)1B1 and OATP1B3 as important regulators of the pharmacokinetics of substrate drugs[J].Biol Pharm Bull,2015,38(2):155-168.

[19] Shitara Y,Maeda K,Ikejiri K,et al.Clinical significance of organic anion transporting polypeptides(OATPs) in drug disposition:their roles in hepatic clearance and intestinal absorpti-on[J].Biopharm Drug Dispos,2013,34(1):45-78.

[20] 肖熠，黃鑫，江振洲，等.有機陰離子轉運多肽介導的藥物相互作用研究進展[J].藥學與臨床研究，2014，22(3)：257-261.

[21] 張雪峰，濮之晨，袁小龍，等.OATPs在藥物代謝動力學中的影響研究進展[J].遼寧醫(yī)學院學報，2015，36(2)：93-95.

[22] 溫金華.OATPs家族在腫瘤中的表達及腫瘤治療中的作用[J].中國藥理學通報，2015，31(3)：319-322.

[23] Mikkaichi T,Suzuki T,Tanemoto M,et al.The organic anion transporter(OATP) family[J].Drug Metab Pharmacokinet,2004,19(3):171-179.

[24] Lee W,Belkhiri A,Lockhart A C,et al.Overexpression of OATP1B3 confers apoptotic resistance in colon cancer[J].Cancer Res,2008,68(24):10315-10323.

[25] Wlcek K,Svoboda M,Thalhammer T,et al.Altered expression of organic anion transporter polypeptide(OATP) genes in human breast carcinoma[J].Cancer Biol Ther,2008，7:1450-1455.

[26] Holla V R,Backlund M G,Yang P,et al.Regulation of prostaglandin transporters in colorectal neoplasia[J].Cancer Prev Res(Phila),2008,1(2):93-99.

[27] Pizzagalli F,Varga Z,Huber R D,et al.Identification of steroid sulfate transport processes in the human mammary gland[J].J Clin Endocrinol Metab,2003,88(8):3902-3912.

[28] Chi Y,Pucci M L,Schuster V L.Dietary salt induces transcription of the prostaglandin transporter gene in renal collecting ducts[J].Am J Physiol Renal Physiol,2008,295(3):F765-771.

[29] Tamai I,Nezu J,Uchino H,et al.Molecular identification and characterization of novel members of the human organic anion transporter(OATP) family[J].Biochem Biophys Res Commun,2000,273(1):251-260.

[30] Liedauer R,Svoboda M,Wlcek K,et al.Different expression patterns of organic anion transporting polypeptides in osteosarcomas,bone metastases and aneurysmal bone cysts[J].Oncol Rep,2009,22(6):1485-1492.

[31] Toyohara T,Suzuki T,Morimoto R,et al.SLCO4C1 transporter eliminates uremic toxins andattenuates hypertension and renal inflammation[J].J Am Soc Nephrol,2009,20(12):2546-2555.

[32] Seithel A,Glaeser H,Fromm M F,et al.The functional Consequences of genetic variations in transporter genes encoding human organic anion-transporting polypeptide family members[J].Expert Opin Drug Metab Toxicol,2008,4(1):51-64.

(責任編輯：羅芳)

Research Progress in Nature,Expression and Function of Organic Anion Transporting Polypeptides

YANG Yu-xiu,LIU Jian-ming

(DepartmentofPharmacy,JiangxiMedicalCollege,Shangrao334000,China)

Organic anion transporting polypeptides(OATPs) are transmembrane proteins,which facilitate Na+-independent transmembrane transport.OATPs contain 12 transmembrane domains and many conserved structural domains.These structures are very important for regulating the function.OATPs widely and differentially express in normal tissues and tumor cells,and have important effects on physiological activity and cancer development.Therefore,researches on the function and nature of OATPs may promote the prevention,treatment and diagnosis of diseases.This paper reviews the nature,expression and function of OATPs in normal and tumor cells.

organic anion transporting polypeptides; nature; expression; function

2016-12-02

江西省教育廳科技計劃重點項目(GJJ151335)

楊宇秀(1988—)，女，碩士，助教，主要從事離子通道的功能研究。

劉建明，副教授，E-mail:liujianming390@163.com。

R962

A

1009-8194(2017)05-0096-03

10.13764/j.cnki.lcsy.2017.05.038