Multiple roles of charged amino acids in cytoplasmic loop 7 for expression and function of the multidrug and organic anion transporter MRP1 (ABCC1)

Multidrug resistance protein MRP1 mediates the ATP-dependent efflux of many chemotherapeutic agents and organic anions. MRP1 has two nucleotide binding sites (NBSs) and three membrane spanning domains (MSDs) containing 17 transmembrane helices linked by extracellular and cytoplasmic loops (CL). Homology models suggest that CL7 (amino acids 1141-1195) is in a position where it could participate in signaling between the MSDs and NBSs during the transport process. We have individually replaced eight charged residues in CL7 with Ala, and in some cases, an amino acid with the same charge, and then investigated the effects on MRP1 expression, transport activity, and nucleotide and substrate interactions. A triple mutant in which Glu(1169), Glu(1170), and Glu(1172) were all replaced with Ala was also examined. The properties of R1173A and E1184A were comparable with those of wild-type MRP1, whereas the remaining mutants were either poorly expressed (R1166A, D1183A) or exhibited reduced transport of one or more organic anions (E1144A, D1179A, K1181A, (1169)AAQA). Same charge mutant D1183E was also not expressed, whereas expression and activity of R1166K were similar to wild-type MRP1. The moderate substrate-selective changes in transport activity displayed by mutants E1144A, D1179A, K1181A, and (1169)AAQA were accompanied by changes in orthovanadate-induced trapping of [alpha-(32)P]azidoADP by NBS2 indicating changes in ATP hydrolysis or release of ADP. In the case of E1144A, estradiol glucuronide no longer inhibited trapping of azidoADP. Together, our results demonstrate the extreme sensitivity of CL7 to mutation, consistent with its critical and complex dual role in both the proper folding and transport activity of MRP1.

Isolation of a multispecific organic anion and cardiac glycoside transporter from rat brain

A novel multispecific organic anion transporting polypeptide (oatp2) has been isolated from rat brain. The cloned cDNA contains 3,640 bp. The coding region extends over 1,983 nucleotides, thus encoding a polypeptide of 661 amino acids. Oatp2 is homologous to other members of the oatp gene family of membrane transporters with 12 predicted transmembrane domains, five potential glycosylation, and six potential protein kinase C phosphorylation sites. In functional expression studies in Xenopus laevis oocytes, oatp2 mediated uptake of the bile acids taurocholate (Km ≈ 35 μM) and cholate (Km ≈ 46 μM), the estrogen conjugates 17β-estradiol-glucuronide (Km ≈ 3 μM) and estrone-3-sulfate (Km ≈ 11 μM), and the cardiac gylcosides ouabain (Km ≈ 470 μM) and digoxin (Km ≈ 0.24 μM). Although most of the tested compounds are common substrates of several oatp-related transporters, high-affinity uptake of digoxin is a unique feature of the newly cloned oatp2. On the basis of Northern blot analysis under high-stringency conditions, oatp2 is highly expressed in brain, liver, and kidney but not in heart, spleen, lung, skeletal muscle, and testes. These results provide further support for the overall significance of oatps as a new family of multispecific organic anion transporters. They indicate that oatp2 may play an especially important role in the brain accumulation and toxicity of digoxin and in the hepatobiliary and renal excretion of cardiac glycosides from the body.

Functional, structural and phylogenetic analysis of domains underlying the Al sensitivity of the aluminum-activated malate/anion transporter, TaALMT1.

Triticum aestivum aluminum-activated malate transporter (TaALMT1) is the founding member of a unique gene family of anion transporters (ALMTs) that mediate the efflux of organic acids. A small sub-group of root-localized ALMTs, including TaALMT1, is physiologically associated with in planta aluminum (Al) resistance. TaALMT1 exhibits significant enhancement of transport activity in response to extracellular Al. In this study, we integrated structure–function analyses of structurally altered TaALMT1 proteins expressed in Xenopus oocytes with phylogenic analyses of the ALMT family. Our aim is to re-examine the role of protein domains in terms of their potential involvement in the Al-dependent enhancement (i.e. Al-responsiveness) of TaALMT1 transport activity, as well as the roles of all its 43 negatively charged amino acid residues. Our results indicate that the N-domain, which is predicted to form the conductive pathway, mediates ion transport even in the absence of the C-domain. However, segments in both domains are involved in Al3+ sensing. We identified two regions, one at the N-terminus and a hydrophobic region at the C-terminus, that jointly contribute to the Al-response phenotype. Interestingly, the characteristic motif at the N-terminus appears to be specific for Al-responsive ALMTs. Our study highlights the need to include a comprehensive phylogenetic analysis when drawing inferences from structure–function analyses, as a significant proportion of the functional changes observed for TaALMT1 are most likely the result of alterations in the overall structural integrity of ALMT family proteins rather than modifications of specific sites involved in Al3+ sensing.

Characterization of a protein of the plastid inner envelope having homology to animal inorganic phosphate, chloride and organic-anion transporters.

A protein from Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. showing homology to animal proteins of the NaPi-1 family, involved in the transport of inorganic phosphate, chloride, glutamate and sialic acid, has been characterized. This protein, named ANTR2 (for anion transporters) was shown by chloroplast subfractionation to be localized to the plastid inner envelope in both A. thaliana and Spinacia oleracea (L.). Immunolocalization revealed that ANTR2 was expressed in the leaf mesophyll cells as well as in the developing embryo at the upturned-U stage. Five additional homologues of ANTR2 are found in the Arabidopsis genome, of which one was shown by green fluorescent protein (GFP) fusion to be also located in the chloroplast. All ANTR proteins share homology to the animal NaPi-1 family, as well as to other organic-anion transporters that are members of the Anion:Cation Symporter (ACS) family, and share the main features of transporters from this family, including the presence of 12 putative transmembrane domains and of a 7-amino acid motif in the fourth putative transmembrane domain. ANTR2 thus represent a novel protein of the plastid inner envelope that is likely to be involved in anion transport.

Impact of testosterone on the expression of organic anion transporting polypeptides (OATP-1A2, OATP-2B1, OATP-3A1) in malignant and non-malignant human breast cells in vitro

Postmenopausal hormone therapy (HT) increases local estrogen formation in breast tissue. The enzymatic substrates depend on transmembrane anion transporting polypeptides (OATPs) to reach intracellular enzymes. The aim of this study was to investigate the effect of testosterone (T) on the expression of OATP-1A2, OATP-2B1, and OATP-3A1 in malignant (MCF-7, BT-474) and non-malignant (HBL-100) breast cells in vitro.

Characterization of the human sulfate anion transporter (hsat-1) protein and gene (SAT1; SLC26A1)

Sulfate plays an essential role during growth, development, bone/cartilage formation, and cellular metabolism. In this study, we have isolated the human sulfate anion transporter cDNA (hsat-1; SCL26A1) and gene (SAT1), determined its protein function in Xenopus oocytes and characterized SAT1 promoter activity in mammalian renal cell lines. hsat-1 encodes a protein of 75 kDa, with 12 putative transmembrane domains, that induces sulfate, chloride, and oxalate transport in Xenopus oocytes. hsat-1 mRNA is expressed most abundantly in the kidney and liver, with lower levels in the pancreas, testis, brain, small intestine, colon, and lung. The SAT1 gene is comprised of four exons stretching 6 kb in length, with an alternative splice site formed from an optional exon. SAT1 5' flanking region led to promoter activity in renal OK and LLC-PK1 cells. Using SAT1 5' flanking region truncations, the first 135 bp was shown to be sufficient for basal promoter activity. Mutation of the activator protein-1 (AP-1) site at position 252 in the SAT1 promoter led to loss of transcriptional activity, suggesting its requirement for SAT1 basal expression. This study represents the first functional characterization of the human SAT1 gene and protein encoded by the anion transporter hsat-1.

The mouse sulfate anion transporter gene Sat1 (Slc26a1): Cloning, tissue distribution, gene structure, functional characterization, and transcriptional regulation by thyroid hormone

Sulfate (SO42-) is required for bone/cartilage formation and cellular metabolism. sat-1 is a SO42- anion transporter expressed on basolateral membranes of renal proximal tubules, and is suggested to play an important role in maintaining SO42- homeostasis. As a first step towards studying its tissue-specific expression, hormonal regulation, and in preparation for the generation of knockout mice, we have cloned and characterized the mouse sat-1 cDNA (msat-1), gene (sat1; Slc26a1) and promoter region. msat-1 encodes a 704 amino acid protein (75.4 kDa) with 12 putative transmembrane domains that induce SO42- (also oxalate and chloride) transport in Xenopus oocytes. msat-1 mRNA was expressed in kidney, liver, cecum, calvaria, brain, heart, and skeletal muscle. Two distinct transcripts were expressed in kidney and liver due to alternative utilization of the first intron, corresponding to an internal portion of the 5'-untranslated region. The Sa1 gene (similar to6 kb) consists of 4 exons. Its promoter is similar to52% G+C rich and contains a number of well-characterized cis-acting elements, including sequences resembling hormone responsive elements T3REs and VDREs. We demonstrate that Sat1 promoter driven basal transcription in OK cells was stimulated by tri-iodothyronine. Site-directed mutagenesis identified an imperfect T3RE at -454-bp in the Sat1 promoter to be responsible for this activity. This study represents the first characterization of the structure and regulation of the Sat1 gene encoding a SO42-/chloride/oxalate anion transporter.

Alleles of organic acid transporter genes are highly correlated with wheat resistance to acidic soil in field conditions.

2016

The human organic cation transporter OCT1 mediates high affinity uptake of the anticancer drug daunorubicin

Les anthracyclines tels que la doxorubicin et la daunorubicin sont une famille de médicaments anticancéreux hydrophiles qui doivent être transportés dans les cellules afin d’exercer leur action par intercalation à l’ADN dans le noyau cellulaire. Ceci mène à la perturbation du métabolisme de l’ADN et entraine la mort cellulaire. Les anthracyclines sont utilisés pour le traitement d’une variété de cancers incluant la leucémie, les lymphomes, le cancer du sein, le cancer des poumons et le cancer des ovaires. Étant donné que le transport actif des anthracyclines dans les cellules a partiellement été démontré, le transporteur spécifique impliqué dans ce processus n’est pas encore connu. En utilisant un modèle de cancer des ovaires, la lignée cellulaire TOV2223G, nous avons démontré que des substrats spécifiques au transporteur de cations organiques 1 (OCT1), notamment la ergothionéine, la thiamine et la phenformin, ont partiellement inhibé l’absorption de la daunorubicin en différence de la carnitine qui est un substrat de haute affinité des transporteurs CT2 et OCTN2. Ces résultats suggèrent que les transporteurs organiques spécifiques au transport de la carnitine ne sont pas impliqués dans le transport des anthracyclines. Ainsi, nos résultats ont démontré que l’absorption de la daunorubicin est orchestrée par le transporteur OCT1 dans les cellules TOV2223G (Km ~ 5 μM) et des concentrations micromolaires de choline ont complètement abolies l’absorption de la drogue. De plus, un ARN sh dirigé contre OCT1 a réprimé son expression protéique, ce qui a été confirmé par la technique d’immuno-buvardage en utilisant un anti-OCT1 anticorps. Les cellules déficientes en OCT1 n’ont pas été capables d’absorber la daunorubicin et ont été plus résistantes à l’action de la drogue par rapport aux cellules contrôle. La transfection des cellules HEK293T avec un plasmide construit de façon à faire exprimer OCT1 comme protéine de fusion avec la protéine fluorescente EYFP a montré que celle-ci est localisée dans la membrane plasmique. Les cellules transfectées ont été capables d’absorber cinq fois plus de daunorubicin comparé aux cellules contrôles. Cette étude est, selon nous, la première à démontrer que OCT1 est un transporteur de haute affinité des anthracyclines. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que des défauts de OCT1 peuvent contribuer à l’efficacité de la réponse des cellules cancéreuses à la chimiothérapie avec les anthracyclines.

The human organic cation transporter OCT1 mediates high affinity uptake of the anticancer drug daunorubicin

Les anthracyclines tels que la doxorubicin et la daunorubicin sont une famille de médicaments anticancéreux hydrophiles qui doivent être transportés dans les cellules afin d’exercer leur action par intercalation à l’ADN dans le noyau cellulaire. Ceci mène à la perturbation du métabolisme de l’ADN et entraine la mort cellulaire. Les anthracyclines sont utilisés pour le traitement d’une variété de cancers incluant la leucémie, les lymphomes, le cancer du sein, le cancer des poumons et le cancer des ovaires. Étant donné que le transport actif des anthracyclines dans les cellules a partiellement été démontré, le transporteur spécifique impliqué dans ce processus n’est pas encore connu. En utilisant un modèle de cancer des ovaires, la lignée cellulaire TOV2223G, nous avons démontré que des substrats spécifiques au transporteur de cations organiques 1 (OCT1), notamment la ergothionéine, la thiamine et la phenformin, ont partiellement inhibé l’absorption de la daunorubicin en différence de la carnitine qui est un substrat de haute affinité des transporteurs CT2 et OCTN2. Ces résultats suggèrent que les transporteurs organiques spécifiques au transport de la carnitine ne sont pas impliqués dans le transport des anthracyclines. Ainsi, nos résultats ont démontré que l’absorption de la daunorubicin est orchestrée par le transporteur OCT1 dans les cellules TOV2223G (Km ~ 5 μM) et des concentrations micromolaires de choline ont complètement abolies l’absorption de la drogue. De plus, un ARN sh dirigé contre OCT1 a réprimé son expression protéique, ce qui a été confirmé par la technique d’immuno-buvardage en utilisant un anti-OCT1 anticorps. Les cellules déficientes en OCT1 n’ont pas été capables d’absorber la daunorubicin et ont été plus résistantes à l’action de la drogue par rapport aux cellules contrôle. La transfection des cellules HEK293T avec un plasmide construit de façon à faire exprimer OCT1 comme protéine de fusion avec la protéine fluorescente EYFP a montré que celle-ci est localisée dans la membrane plasmique. Les cellules transfectées ont été capables d’absorber cinq fois plus de daunorubicin comparé aux cellules contrôles. Cette étude est, selon nous, la première à démontrer que OCT1 est un transporteur de haute affinité des anthracyclines. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que des défauts de OCT1 peuvent contribuer à l’efficacité de la réponse des cellules cancéreuses à la chimiothérapie avec les anthracyclines.

Oseltamivir in seasonal, avian H5N1 and pandemic 2009 A/H1N1 influenza: pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics.

Oseltamivir is the ester-type prodrug of the neuraminidase inhibitor oseltamivir carboxylate. It has been shown to be an effective treatment for both seasonal influenza and the recent pandemic 2009 A/H1N1 influenza, reducing both the duration and severity of the illness. It is also effective when used preventively. This review aims to describe the current knowledge of the pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics of this agent, and to address the issue of possible therapeutic drug monitoring. According to the currently available literature, the pharmacokinetics of oseltamivir carboxylate after oral administration of oseltamivir are characterized by mean ± SD bioavailability of 79 ± 12%, apparent clearance of 25.3 ± 7.0 L/h, an elimination half-life of 7.4 ± 2.5 hours and an apparent terminal volume of distribution of 267 ± 122 L. A maximum plasma concentration of 342 ± 83 μg/L, a time to reach the maximum plasma concentration of 4.2 ± 1.1 hours, a trough plasma concentration of 168 ± 32 μg/L and an area under the plasma concentration-time curve from 0 to 24 hours of 6110 ± 1330 μg · h/L for a 75 mg twice-daily regimen were derived from literature data. The apparent clearance is highly correlated with renal function, hence the dosage needs to be adjusted in proportion to the glomerular filtration rate. Interpatient variability is moderate (28% in apparent clearance and 46% in the apparent central volume of distribution); there is no indication of significant erratic or limited absorption in given patient subgroups. The in vitro pharmacodynamics of oseltamivir carboxylate reveal wide variation in the concentration producing 50% inhibition of influenza A and B strains (range 0.17-44 μg/L). A formal correlation between systemic exposure to oseltamivir carboxylate and clinical antiviral activity or tolerance in influenza patients has not yet been demonstrated; thus no formal therapeutic or toxic range can be proposed. The pharmacokinetic parameters of oseltamivir carboxylate after oseltamivir administration (bioavailability, apparent clearance and the volume of distribution) are fairly predictable in healthy subjects, with little interpatient variability outside the effect of renal function in all patients and bodyweight in children. Thus oseltamivir carboxylate exposure can probably be controlled with sufficient accuracy by thorough dosage adjustment according to patient characteristics. However, there is a lack of clinical study data on naturally infected patients. In addition, the therapeutic margin of oseltamivir carboxylate is poorly defined. The usefulness of systematic therapeutic drug monitoring in patients therefore appears to be questionable; however, studies are still needed to extend the knowledge to particular subgroups of patients or dosage regimens.

CO-EXPRESSION OF GCDH AND OAT1 IN NEURONS AND PROXIMAL TUBULE CELLS

Tissue-specific expression studies of Glutaryl-CoA dehydrogenase (Gcdh) in adult rats revealed expression in the whole rat brain, almost exclusively in neurons, and surprisingly high expression in the juxtamedullar cortex of the kidney. The organic anion transporter 1 (OAT1) mediates basolateral uptake of glutarate derivatives from proximal tubule cells and contributes to their renal clearance. In brain, OAT1 is expressed at the choroid plexus, in neurons of cortex and hippocampus. We hypothesized that Gcdh and Oat1 are co-expressed in the same cells in kidney and brain and analyzed their mRNA expression by in situ hybridization on cryosections of adult rat brain, kidney and liver. In brain, Gcdh and Oat1 were found co-expressed in most neurons. Only the Purkinje neurons of the cerebellum were found to be Oat1 negative. In the kidney Gcdh and Oat1 are widely co-expressed with a specific high expression in proximal tubule cells. In conclusion there seems to be a functional coupling of Gcdh and Oat1 on a renal and neuronal level. Further studies are ongoing to confirm these findings in human tissues.

Les répercussions de l’insuffisance rénale chronique sur le transport des médicaments

L’insuffisance rénale chronique (IRC) affecte 13 % de la population américaine et son incidence ne cesse d’augmenter. Malgré un ajustement des doses de médicaments administrés en fonction du taux de filtration glomérulaire du patient urémique, près de 40 % des patients reçoivent une dose trop élevée en raison de modifications de l’élimination extrarénale des médicaments chez ces patients. Il est connu que l’IRC affecte l’élimination métabolique des médicaments par les cytochromes P450 et les enzymes de biotransformation de phase II. Nous avons aussi démontré, chez le rat, que l’IRC affecte l’expression et l’activité de transporteurs de médicaments intestinaux entraînant une augmentation de la biodisponibilité de certains médicaments. On retrouve des transporteurs de médicaments dans de nombreux organes comme le foie, les reins et la barrière hématoencéphalique (BHE) où ils jouent des rôles importants dans les éliminations biliaire et rénale et la pénétration des médicaments au cerveau. Le but de ce travail était de mesurer, chez des rats néphrectomisés, les impacts de l’IRC sur l’expression protéique et génique et l’activité des transporteurs de médicaments hépatiques, rénaux et cérébraux. Les transporteurs étudiés sont de la famille des transporteurs ABC (P-glycoprotéine, multidrug-resistance related protein, breast cancer resistance protein) ou des solute carriers (organic anion transporter, organic anion transporting protein). Aussi, une étude réalisée chez l’humain visait à évaluer la pharmacocinétique de deux médicaments : la fexofénadine, un médicament majoritairement transporté, et le midazolam, un substrat du cytochrome P450 3A4, chez des sujets dialysés. Nos résultats montrent que, chez le rat, l’IRC entraîne des modulations de l’expression des transporteurs d’influx et d’efflux hépatiques pouvant entraîner des diminutions du métabolisme hépatique et de l’excrétion biliaire des médicaments. Dans le rein, nous avons démontré des modulations de l’expression des transporteurs de médicaments. Nous avons aussi démontré que l’IRC diminue l’élimination urinaire de la rhodamine 123 et favorise l’accumulation intrarénale de médicaments transportés comme la benzylpénicilline et la digoxine. À la BHE, nous avons démontré des diminutions de l’expression des transporteurs de médicaments. Toutefois, nous n’avons pas observé d’accumulation intracérébrale de trois substrats utilisés (digoxine, doxorubicine et vérapamil) et même une diminution de l’accumulation intracérébrale de la benzylpénicilline. Il semble donc que, malgré les modulations de l’expression des différents transporteurs de médicaments, l’intégrité et la fonction de la BHE soient conservées en IRC. Chez l’humain, nous avons démontré une augmentation de la surface sous la courbe de la fexofénadine chez les sujets dialysés, comparativement aux témoins, suggérant une altération des mécanismes de transport des médicaments chez ces patients. Nous n’avons, toutefois, pas observé de modification de la pharmacocinétique du midazolam chez les patients dialysés, suggérant une activité métabolique normale chez ces patients. Un ou des facteurs s’accumulant dans le sérum des sujets urémiques semblent responsables des modulations de l’expression et de l’activité des transporteurs de médicaments observées chez le rat et l’humain. Ces travaux mettent en évidence une nouvelle problématique chez les sujets urémiques. Nous devons maintenant identifier les mécanismes impliqués afin d’éventuellement développer des stratégies pour prévenir la toxicité et la morbidité chez ces patients.

Rôle du GPR91 dans la réponse à l'hypoxie-ischémie et l'importance de sa localisation intracellulaire

L'adaptation à l'environnement est essentielle à la survie cellulaire et des organismes en général. La capacité d'adaptation aux variations en oxygène repose sur des mécanismes de détection de l'hypoxie et une capacité à répondre en amorçant un programme d'angiogenèse. Bien que la contribution du facteur induit par l'hypoxie (HIF) est bien définie dans l'induction d'une telle réponse, d'autres mécanismes sont susceptibles d'être impliqués. Dans cette optique, les études démontrant l'influence du métabolisme énergétique sur le développement vasculaire sont de plus en plus nombreuses. L'un de ces composés, le succinate, a récemment été démontré comme étant le ligand du GPR91, un récepteur couplé aux protéines G. Parmi les différents rôles attribués à ce récepteur, notre laboratoire s'intéressa aux rôles du GPR91 dans la revascularisation observée suite à des situations d'hypoxie dont ceux affectant la rétine. Il existe cependant d'autres conditions pour lesquelles une revascularisation serait bénéfique notamment suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral. Nos travaux ont pour objectifs de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement de ce récepteur durant le développement et dans le cadre de pathologies affectant la formation de vaisseaux sanguins. Dans un premier temps, nous avons déterminé le rôle du GPR91 dans la guérison suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral chez le nouveau-né. Nous montrons que ce récepteur est exprimé dans le cerveau et en utilisant des souris n'exprimant pas le GPR91, nous démontrons que dans un modèle d'hypoxie-ischémie cérébrale néonatal l'angiogenèse prenant place au cours de la phase de guérison dépend largement du récepteur. L'injection intracérébrale de succinate induit également l'expression de nombreux facteurs proangiogéniques et les résultats suggèrent que le GPR91 contrôle la production de ces facteurs. De plus, l'injection de ce métabolite avant le modèle d'hypoxie-ischémie réduit substantiellement la taille de l'infarctus. In vitro, des essaies de transcription génique démontrent qu'à la fois les neurones et les astrocytes répondent au succinate en induisant l'expression de facteurs bénéfiques à la revascularisation. En considérant le rôle physiologique important du GPR91, une seconde étude a été entreprise afin de comprendre les déterminants moléculaires régissant son activité. Bien que la localisation subcellulaire des RCPG ait traditionnellement été considérée comme étant la membrane plasmique, un nombre de publications indique la présence de ces récepteurs à l'intérieur de la cellule. En effet, tel qu'observé par microscopie confocale, le récepteur colocalise avec plusieurs marqueurs du réticulum endoplasmique, que celui-ci soit exprimé de façon endogène ou transfecté transitoirement. De plus, l’activation des gènes par stimulation avec le succinate est fortement affectée en présence d'inhibiteur du transport d'acides organiques. Nous montrons que le profil de facteurs angiogéniques est influencé selon la localisation ce qui affecte directement l'organisation du réseau tubulaire ex vivo. Finalement, nous avons identifié une région conservée du GPR91 qui agit de signal de rétention. De plus, nous avons découvert l'effet de l'hypoxie sur la localisation. Ces travaux confirment le rôle de régulateur maître de l'angiogenèse du GPR91 lors d'accumulation de succinate en condition hypoxique et démontrent pour la première fois l'existence, et l'importance, d'un récepteur intracellulaire activé par un intermédiaire du métabolisme. Ces données pavent donc la voie à une nouvelle avenue de traitement ciblant GPR91 dans des pathologies hypoxiques ischémiques cérébrales et soulèvent l'importance de tenir compte de la localisation subcellulaire de la cible dans le processus de découverte du médicament.

Regulation of Multidrug Resistance-Associated Protein 2 by Calcium Signaling in Mouse Liver

Mu hiding resistance associated protein 2 (Mrp2) is a canalicular transporter responsible for organic anion secretion into bile. Mrp2 activity is regulated by insertion into the plasma membrane; however, the factors that control this are not understood. Calcium (Ca(2+)) signaling regulates exocytosis of vesicles in most cell types, and the type II inositol 1,4,5-triphosphate receptor (InsP(3)R2) regulates Ca(2+) release in the canalicular region of hepatocytes. However, the role of InsP(3)R2 and of Ca(2+) signals in canalicular insertion and function of Mrp2 is not known. The aim of this study was to determine the role of InsP(3)R2-mediated Ca(2+) signals in targeting Mrp2 to the canalicular membrane. Livers, isolated hepatocytes, and hepatocytes in collagen sandwich culture from wild-type (WT) and InsP(3)R2 knockout (KO) mice were used for western blots, confocal immunofluorescence, and time-lapse imaging of Ca(2+) signals and of secretion of a fluorescent organic anion. Plasma membrane insertion of green fluorescent protein (GFP)-Mrp2 expressed in HepG2 cells was monitored by total internal reflection microscopy. InsP(3)R2 was concentrated in the canalicular region of WT mice but absent in InsP(3)R2 KO livers, whereas expression and localization of InsP(3)R1 was preserved, and InsP(3)R3 was absent from both WT and KO livers. Ca(2+) signals induced by either adenosine triphosphate (ATP) or vasopressin were impaired in hepatocytes lacking InsP(3)R2. Canalicular secretion of the organic anion 5-chloromethylfluorescein diacetate (CMFDA) was reduced in KO hepatocytes, as well as in WT hepatocytes treated with 1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N`,N`-tetra-acetic acid (BAPTA). Moreover, the choleretic effect of tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) was impaired in InsP(3)R2 KO mice. Finally, ATP increased GFP-Mrp2 fluorescence in the plasma membrane of HepG2 cells, and this also was reduced by BAPTA. Conclusion: InsP(3)R2-mediated Ca(2+) signals enhance organic anion secretion into bile by targeting Mrp2 to the canalicular membrane. (HEPATOLOGY 2010;52:327-337)