Расшифрованы 3D-структура и механизм работы тромбоцитарного транспортера ABCC4

Международная исследовательская группа под руководством профессоров Чэнь Юйсина и Чжоу Цуна из Научно-технического университета Китая (USTC) Академии наук Китая (CAS) использовала криогенную электронную микроскопию одиночных частиц (cryo-EM) для расшифровки 3D-структуры и молекулярного механизма тромбоцитарного транспортера лекарств ABCC4. Исследование опубликовано в Nature Cardiovascular Research.

ABCC4 — важный транспортный белок подсемейства ABCC АТФ-связывающих кассетных транспортеров. Он опосредует выведение противораковых, противовирусных и антибактериальных препаратов, а также участвует в транспорте различных физиологических субстратов. ABCC4 высоко экспрессируется в тромбоцитах и участвует в транспорте их агонистов и антагонистов, что делает его потенциальной мишенью для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Однако 3D-структура ABCC4 и молекулярный механизм транспорта широкого спектра субстратов оставались неизвестными.

С помощью cryo-EM ученые получили 3D-структуры человеческого ABCC4 в апо-форме (без лиганда), в комплексе с тремя разными субстратами (аналогом TXA₂ U46619, аспирином и дипиридамолом), а также одновременно связанного с U46619 и АТФ. На основе структурного анализа и биохимических экспериментов был выяснен молекулярный механизм связывания и транспорта ABCC4 широкого спектра субстратов, включая тромбоцитарные агонисты и антагонисты.

Ключевые открытия:

• Структура апо-формы: ABCC4 находится в инвард-фейсинговой конформации с разомкнутыми нуклеотид-связывающими доменами (NBDs). Трансмембранные домены (TMDs) формируют субстрат-связывающий карман, обращенный в цитоплазму.
• Связывающий карман: Состоит из центральной гидрофобной полости (стабилизирует гидрофобное ядро субстрата) и периферических полярных аминокислот (образуют водородные связи с полярными группами субстрата).
• Влияние АТФ: Связывание АТФ приводит к димеризации NBDs и сближению TMDs. ABCC4 переходит из инвард-фейсинговой в аутвард-фейсинговую окклюдированную конформацию, закрытую с обеих сторон мембраны.
• Субстраты и ингибитор: Подтверждено, что TXA₂ и аспирин являются субстратами ABCC4. Обнаружено, что дипиридамол — мощный конкурентный ингибитор ABCC4, что объясняет его молекулярный механизм в комбинации с аспирином в клинической практике.

Исследование раскрыло молекулярный механизм распознавания ABCC4 широкого спектра субстратов и обеспечило структурную основу для рационального дизайна тромбоцитарных антагонистов, нацеленных на ABCC4, для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Как отмечено в комментарии, расшифровка структуры ABCC4 — ключевой шаг к пониманию транспорта субстратов в плотные гранулы тромбоцитов и выведения лекарств из них, что закладывает основу для разработки специфических антагонистов.