Die Aminosäuretransporter PAT1 und PAT2: Pharmazeutische Relevanz, physiologische Modulation und essentielle Strukturelemente
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Eine bewährte Strategie, die orale Bioverfügbarkeit eines Arzneistoffes zu ermöglichen, ist die Ausnutzung nativer Transportsysteme des Darmepithels. Der Arzneistoff kann als solcher oder als Prodrug von Transportsystemen des Darmes transportiert werden. In diesem Projekt wurde sich mit dem H+-Aminosäure-Kotransporter PAT1 beschäftigt. Nachdem 2002/2004 erste Arbeiten verschiedener Arbeitsgruppen zu Struktur und Funktion von PAT1 veröffentlicht wurden, haben wir an Mechanismus, Substratspezifität und pharmazeutischer Relevanz des Carriers gearbeitet. Die Ausgangsfragen und Ziele des Projektes waren: • Substratspezifität von PAT1 • Transport therapeutisch-relevanter Aminosäurederivate • Suche nach physiologischen und synthetisierten Inhibitoren • die Frage, ob PAT1 sich hinsichtlich seiner Spezifität und seiner Kapazität als Prodrug-Carrier eignet • Einfluss von Protonen und DEPC auf die PAT1-Transportkinetik • Suche nach einer Zell-Linie für Studien des Systems PAT2 Die Untersuchungen erfolgten überwiegend an Caco-2- und nach heterologer Expression des humanen PAT1 an HRPE-Zellen. Die wesentlichsten Ergebnisse sind: 1) Die Methoden zur Vaccinia-Virus-Expression von PAT1 (u.a. Transporter-cDNA) in HRPE- Zellen, zur ortsgerichteten Mutagenese, Immunoblotting und -fluoreszenz, Laser- Scanning-Mikroskopie etc. sind etabliert. 2) Die Substratspezifität von PAT1 kann als aufgeklärt betrachtet werden. Insgesamt wurden Daten zu Interaktion und Transport von über 100 Verbindungen gemessen. 3) Serotonin, L-Tryptophan und Tryptamin sind echte Inhibitoren von PAT1. 4) Protonen und DEPC verändern die Affinität von PAT1 zu seinen Substraten, nicht aber die Maximalgeschwindigkeit des Transportes. 5) Mittels 3D-QSAR Analyse wurde ein Modell für PAT1-Substrate entwickelt, das die Anteile der sterischen, elektrostatischen, hydrophilen und Wasserstoffbrücken-Eigenschaften berechnet und die Ki-Werte erklärt (r2=0.93, n=63). Damit können Ki-Werte neuer, strukturell ähnlicher Substanzen rechnerisch hinreichend genau vorausgesagt werden. 6) Caco-2-Zellen exprimieren einen HWalproinsäure-Kotransporter, der nicht mit den klassischen MCT (monocarboxylic acid transporter) identisch ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005) Serotonin, L- tryptophan, and tryptamine are effective inhibitors of the amino acid transport system PAT1. FASEB J. 19, 1468-1473
Metzner, L., Kottra, G., Neubert, K., Daniel, H., Brandsch, M.
- (2006) Influence of a proton gradient on the transport kinetics of the H+/amino acid cotransporter PAT1 in Caco-2 cells. Eur. J. Pharm. Biopharm. 63, 360-364
Metzner, L., Brandsch, M.
- (2006) Substrate specificity of the amino acid transporter PAT1. Amino Acids 31, 111-117
Metzner, L., Neubert, K., Brandsch, M.
- (2006) Transport of L-proline, L-proline-containing peptides and related drugs at mammalian epithelial cell membranes. Amino Acids 31, 119-136
Brandsch, M.
