Quantitative Struktur-Aktivitätsanalysen hepatobiliärer Transport-Systeme und deren pharmakologische Relevanz

• Applicant: Professor Dr. Lutz Schmitt
• Subject Area: Gastroenterology ; Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
• Term: from 2009 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 101434388

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

BSEP (ABCB11) und MDR3 sind zusammen mit dem ABC Transporter ABCG5/G8 für die Bildung der Galle verantwortlich. Hierbei transportiert BSEP Gallensalze, MDR3 flippt Lipide der Phosphatidylcholin Familie von der inneren in die äußere Schicht der kanalikulären Membran des Hepatozyten und ABCG5/G8 transportiert Choelsterin. Im Kanalikulus bilden diese Substanzen gemischte Mizellen, die die harsche Detergenzwirkung der Gallensalze minimieren und die Bildung von Gallensteinen verhindert. Die Bedeutung dieser Transporter erklärt auch, warum Mutationen in MDR3 oder BSEP zu cholestatischen Erkrankungen führen. Hier kann es zu milden Formen wie zum Beispiel der intrahepatischen Cholestase der Schwangerschaft (ICP) bis hin zu dramatischen Formen wie der progressiven familiären intrahepatischen Cholestase 2 (PFIC2, Mutationen in BSEP) oder PFIC 3 (Mutationen in MDR3), die nur Lebertransplantation kompensiert werden können. Im Rahmen dieses Projektes konnten wir ein heterologes Expressionssystem für BSEP und MDR3 in der P. pastrois und ein Aufreinigungsprotokoll für beide ABC Transporter entwickeln und optimieren. Mit diesem System konnten wir in vitro Ansätze verfolgen, um die funktionalen Konsequenzen klinisch relevanter Mutationen in diesen beiden Membranproteinen zu bestimmen. In Kombination mit Homologiemodellen für BSEP und MDR3 haben wir erfolgreich erste Schritte unternommen, um die molekularen Grundlagen für die pathophysiologische Wirkung dieser Mutationen zu bestimmen.

Publications

• A novel mutation within a transmembrane helix of the bile salt export pump (BSEP, ABCB11) with delayed development of cirrhosis. Liver Int 2013; 33: 1527-1535
  Stindt J, Ellinger P, Weissenberger K, Dröge C, Herebian D, Mayatepek E, Homey B, Braun S, Schulte Am Esch J, Horacek M, Canbay A, Schmitt L, Häussinger D, Kubitz R
  
• Detergent screening and purification of the human liver ABC transporters BSEP (ABCB11) and MDR3 (ABCB4) expressed in the yeast Pichia pastoris. PLoS One 2013; 8: e60620
  Ellinger P, Kluth M, Stindt J, Smits SH, Schmitt L
  
• A mutation within the extended X loop abolished substrate-induced ATPase activity of the human liver ATP- binding cassette (ABC) transporter MDR3. J Biol Chem 2015; 290: 4896-4907
  Kluth M, Stindt J, Dröge C, Linnemann D, Kubitz R, Schmitt L
  
• Partial external biliary diversion in bile salt export pump deficiency: Association between outcome and mutation. World J Gastroenterol 2017; 23: 5295-5303
  Ellinger P, Stindt J, Dröge C, Sattler K, Stross C, Kluge S, Herebian D, Smits SHJ, Burdelski M, Schulz-Jürgensen S, Ballauff A, Schulte Am Esch J, Mayatepek E, Häussinger D, Kubitz R, Schmitt L
  
• Sequencing of FIC1, BSEP and MDR3 in a large cohort of patients with cholestasis revealed a high number of different genetic variants. J Hepatol 2017; 67: 1253-1264
  Dröge C, Bonus M, Baumann U, Klindt C, Lainka E, Kathemann S, Brinkert F, Grabhorn E, Pfister ED, Wenning D, Fichtner A, Gotthardt DN, Weiss KH, McKiernan P, Puri RD, Verma IC, Kluge S, Gohlke H, Schmitt L, Kubitz R, Häussinger D, Keitel V