Identification of critical residues in the drug-binding pocket of ABCB1

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K16251
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 村上 恵 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (60817378)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ABCトランスポーター

Outline of Annual Research Achievements

ABCB1は癌細胞に過剰発現するトランスポーターであり、ABCB1は抗癌剤を細胞内から細胞外へ排出することで、多剤耐性の一因となっている。しかし、その輸送に関する詳細なメカニズムは現在までに明らかになっていない。本研究では、ABCB1の基質結合部位の4つのアミノ酸（F728/F978/Y310/Y953）に注目し、そのアミノ酸の変異がトランスポート機能に与える影響について解析することを目的とした。まず、4つのアミノ酸全てを変異させた場合（以下SM 変異と示す）、ABCB1の蛍光基質のトランスポート機能が抑制されることが判明した。また、2つのフェニルアラニンの変異（F728/F978:以下FF 変異と示す）の場合でも同等の結果が得られた。このことから、4つのアミノ酸全ての変異、少なくとも2つのフェニルアラニンの変異がABCB1のトランスポーター機能に影響をもたらすことが明らかとなった。続いて、これら2種の変異がATPase活性に与える影響を調べるため、ATPaseアッセイを行った。本来の野生型ABCB1 (Wildtype:以下WTと示す) は基質によってATPase活性が促進されるが、SMまたはFF変異においては基質によるATPase活性の促進は認められなかった。また、SM、FF変異の基質結合部位を評価するために放射活性を持つABCB1の基質であるIAAPを用いてIAAP結合アッセイを行った。その結果、IAAPはWTと同等にSMとFF変異の基質結合部位に結合することが判明した。よって、SM、FFというアミノ酸の変異によってABCB1の基質結合部位への基質の結合は影響を受けないが、これらの変異がABCB1のATP加水分解に影響を及ぼすことが考えられた。以上より、SM、FF変異はABCB1のATP加水分解に変化を与えることで、トランスポート機能を抑制することが示唆された。