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Le transporteur de médicaments anticancéreux, ABCG2, et son implication dans la chimiorésistance : étude structurale et mécanistique / The anti-cancer drug transporter, ABCG2, and its involvement in chemoresistance : structural and mechanistic studyKassis, Josiane 14 October 2019 (has links)
ABCG2 ou BCRP est une protéine membranaire de la famille des transporteurs ABC. Elle utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour exporter des composés endogènes et exogènes hors des cellules. Elle participe ainsi à la protection et la détoxication de l’organisme. En revanche, dans le cas des cellules cancéreuses, elle est surexprimée et participe donc au phénotype de résistance à de multiples médicaments (MDR : Multi Drug Resistance). En effet, lors de la surexpression de cette protéine, les agents anti-cancéreux sont exportés hors des cellules tumorales, ce qui diminue leurs concentrations intracellulaires sous leurs seuils de cytotoxicité et les rend inefficaces. De par l’importance d’ABCG2 dans la chimiorésistance, de nombreux efforts sont effectués pour concevoir des inhibiteurs afin de restaurer la sensibilité des cellules cancéreuses. Dans ce contexte, le projet de thèse vise à caractériser ABCG2 sur les plans structural et fonctionnel afin de comprendre son mécanisme d’action. La protéine ABCG2 exprimée chez E. coli, a été purifiée, sous forme stable et homogène et le rendement est de 1,5 mg de protéine par litre de culture. La caractérisation fonctionnelle de celle-ci témoigne de son repliement correct. En effet, il a été démontré qu’elle est capable de fixer différents substrats (naturels et agents anti-cancéreux) avec des affinités différentes. Des essais préliminaires de cristallisation ainsi que des observations par microscopie électronique révèlent des résultats encourageants pour la suite de la caractérisation structurale / ABCG2 or BCRP is a membrane protein that belongs to the ABC transporter family. It uses the hydrolysis energy of ATP to export endogenous and exogenous compounds out of cells. It is thus involved in the protection and detoxification of the body. However, it is overexpressed by cancer cells and participates in the multidrug resistance phenotype (MDR); in fact, anti-cancer agents are exported out of the tumor cells, which reduce their concentration below their cytotoxicity threshold and renders them ineffective. Because of its importance in chemoresistance, many efforts are made to design inhibitors to restore the sensitivity of cancer cells. In this context, the PhD project aims to characterize ABCG2 at structural and functional levels in order to understand its mechanism of action. We have succeeded in purifying ABCG2 expressed in E. coli, the protein obtained is stable and homogeneous, with a yield of 1.5 mg of protein per liter of culture. The functional characterization of ABCG2 demonstrates its correct folding. In fact, we have demonstrated that it is able to bind different substrates (natural and anti-cancer agents) with different affinities. Preliminary crystallization assays and electron microscopy observations reveal encouraging results for subsequent structural characterization
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Le transporteur ABCG2 de multiples drogues : rôle d’une séquence spécifique et recherche d’inhibiteurs sélectifs / The multidrug transporter ABCG2 : role of a specific sequence and research of selective inhibitorsMacalou, Sira 11 December 2009 (has links)
Au cours de chimiothérapies, les cellules cancéreuses parviennent fréquemment à échapper aux effets toxiques des médicaments en développant des mécanismes de chimiorésistance qui résultent souvent de la présence d’un système d’efflux de ces médicaments. Cette chimiorésistance est corrélée à un phénomène appelé « phénotype MDR » pour (MultiDrug Resistance) et associé à la surexpression d’ATPases membranaires appartenant aux transporteurs ABC (ATP Binding Cassette). Le transporteur ABCG2 fait partie de cette grande famille de protéines. Un alignement de séquence a permis l’identification chez ABCG2 une séquence spécifique (LSGGE) très semblable à la séquence signature (VSGGE) de tous les transporteurs ABC. La mutation ponctuelle des résidus de cette séquence en alanine a produit une perte importante de fonction des mutants L352A et S353A, observée au niveau du transport et de l’activité ATPasique. Des relations structure-activité établies à partir de différents composés de la famille des flavonoïdes ont permis d’identifier MBLI 97, boéravinone G, MHT et ABI comme des composés puissants et spécifiques, capables d’abolir la résistance à de multiples drogues et chimiosensibiliser la croissance cellulaire. Le ciblage de séquences spécifiques et l'utilisation d'inhibiteurs spécifiques de ces transporteurs constituent des stratégies destinées à contrer la chimiorésistance et augmenter l’efficacité des traitements chimiothérapeutiques. / During chemotherapy, cancer cells frequently succeed to escape the toxic effects of drugs by developing mechanisms of chemoresistance which often result from the presence of an efflux system of these drugs. Such a chemoresistance is correlated to the MDR (MultiDrug Resistance) phenotype and associated to overexpression of membrane ATPases belonging to the ABC (ATP-Binding Cassette) transporters. The ABCG2 transporter belongs to this large family of proteins. Sequence alignment allowed the identification of a specific (LSGGE) sequence in ABCG2, which is quite similar to the canonical sequence signature (VSGGE) of all ABC transporters. Point mutation of these residues into alanine produced a loss of function in L352A and S353A mutants, as observed in transport and on ATPase activity. Structure-activity relationships drawn from some compounds among the family of flavonoids allowed the identification of MBLI 97, boeravinone G, MHT and ABI as potent and ABCG2-specific inhibitors, able to revert multidrug resistance and chemosensitize cell growth. The study of specific sequences and use of specific inhibitors of these transporters constitute strategies to abolish cancer cell chemoresistance and to increase the efficiency of chemotherapeutic treatments.
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Étude fonctionnelle de la région intracellulaire d’ABCG2 et modulation d’ABCG2 et ABCB1 humains par des petidomimétiques non compétitifs / Functional study of ABCG2 intracellular loops and human ABCG2 and ABCB1 modulation by non competitive peptidomimeticsArnaud, Ophélie 09 June 2011 (has links)
La surexpression de pompes d’efflux par les cellules cancéreuses permet l’élimination d’agents cytotoxiques, induisant alors une résistance à la chimiothérapie. Trois transporteurs ABC sont principalement impliqués dans cette résistance : ABCB1 (aussi appelé P-gp), ABCC1 (ou MRP1) et ABCG2 (ou BCRP, MXR, ABCP). Du fait de leur implication dans le phénotype de « MultiDrug Resistance », il est essentiel de mieux comprendre le fonctionnement de ces transporteurs. Une étude par mutagenèse dirigée a montré que les boucles intracellulaires, ICL0 et ICL1 sont impliquées dans le transport des substrats. Deux résidus sont particulièrement intéressants : W379 qui agirait comme un filtre des substrats ; et H457 qui participerait à la reconnaissance ou à la fixation des substrats. Par ailleurs, il est important de moduler cette chimiorésistance. Dans ce contexte nous avons développé une nouvelle classe d’inhibiteurs d’ABCB1 et ABCG2 non compétitifs basés sur un motif dipeptidique. Les composés les plus efficaces, CT1347 pour ABCB1 et CT1364 pour ABCG2, s’avèrent, d’une part peu ou pas cytotoxiques à fortes concentrations, abolissent d’autre part la résistance induite par ABCB1 ou ABCG2 et se comportent comme des inhibiteurs non compétitifs du Hoechst 33342 et de la daunorubicine. De plus, CT1364 inhibe l’activité ATPasique d’ABCG2 et induit une diminution rapide de l’expression de la protéine. Enfin, les 1ers tests in vivo de ce composé montrent que l’association avec l’irinotécan ralentit la croissance des xénogreffes de petite taille chez des souris / Resistance to chemotherapy is partly due to efflux pumps expressed in the plasma membrane which prevent the accumulation of anticancer drugs in the tumour cells. Three human ATP-binding Cassette (ABC) transporters are particularly involved in this phenotype: P-gp/ABCB1, MRP1/ABCC1, and the last discovered BCRP/ABCG2. Because of their involvement in chemoresistance, it is critical to understand the mechanism by which those ABC transporters recognize and transport drugs. The mutagenesis study of the intracellular loops, ICL0 and 1 shows that these loops are involved in this mechanism. Two amino acids were particularly remarkable: W379 which act as a substrate filter and H457 which can be involved in substrate recognition and binding. In order to restore the cancer cell sensitivity to chemotherapeutic drugs, we have developed a new class of peptide inhibitors, specific to one transporter. A structure-activity relationship study has been performed and made it possible to develop a second generation of molecules. The most efficient compound inhibiting ABCB1 (CT1347) or ABCG2 (CT1364) have none or limitated cytotoxic effects. These compounds restore the activity of chemotherapeutic drugs and act as non competitive inhibitors. Moreover, CT1364 inhibits the ATP hydrolysis activity and lead to a rapid reduction of ABCG2 expression. Initial in vivo tests that have been carried out with CT1364 associated with irinotecan allow to observe a growth reduction of small mice xenografts
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SUBSTRATE-BASED NOVEL DIMERIC PRODRUG INHIBITORS OF HUMAN P-GLYCOPROTEINElias George Beretta (14228159) 07 December 2022 (has links)
<p>The human multidrug resistance transporter P-glycoprotein (P-gp) is highly expressed at blood- tissue barriers, including the blood-brain barrier (BBB), and poses a serious challenge for the delivery of therapeutics to the brain. Additionally, expression of P-gp is also detected in some blood cancers, and is thought to limit the uptake of therapeutics, leading to a multidrug resistant phenotype (MDR). P-gp has multiple substrate binding sites and uses the energy of ATP hydrolysis to actively transport a variety of hydrophobic compounds out of the cell from the plasma membrane. Our goal is to take advantage of the polyvalency of the substrate binding site to create P-gp inhibitors from substrates through dimerization. Herein, we demonstrate the synthesizes and characterization two libraries of dimeric prodrug inhibitors of P-gp based on the substrates temozolomide and dasatinib, a glioblastoma chemotherapeutic and chronic myelogenous leukemia chemotherapeutic, respectively. In addition to inhibiting P-gp, by containing reversible tethers, these dimers are designed to act as prodrugs and release the therapeutics inside the cell. To improve the efficacy and solubility of our dimers, we synthesized heterodimers with the known substrate quinine to generate libraries of temozolomide-quinine and dasatinib-quinine molecules with varying tether lengths. Both libraries were shown to be potent inhibitors of P- gp efflux at low micromolar concentrations.</p>
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Étude fonctionnelle de la région intracellulaire d'ABCG2 et modulation d'ABCG2 et ABCB1 humains par des petidomimétiques non compétitifsArnaud, Ophélie 09 June 2011 (has links) (PDF)
La surexpression de pompes d'efflux par les cellules cancéreuses permet l'élimination d'agents cytotoxiques, induisant alors une résistance à la chimiothérapie. Trois transporteurs ABC sont principalement impliqués dans cette résistance : ABCB1 (aussi appelé P-gp), ABCC1 (ou MRP1) et ABCG2 (ou BCRP, MXR, ABCP). Du fait de leur implication dans le phénotype de " MultiDrug Resistance ", il est essentiel de mieux comprendre le fonctionnement de ces transporteurs. Une étude par mutagenèse dirigée a montré que les boucles intracellulaires, ICL0 et ICL1 sont impliquées dans le transport des substrats. Deux résidus sont particulièrement intéressants : W379 qui agirait comme un filtre des substrats ; et H457 qui participerait à la reconnaissance ou à la fixation des substrats. Par ailleurs, il est important de moduler cette chimiorésistance. Dans ce contexte nous avons développé une nouvelle classe d'inhibiteurs d'ABCB1 et ABCG2 non compétitifs basés sur un motif dipeptidique. Les composés les plus efficaces, CT1347 pour ABCB1 et CT1364 pour ABCG2, s'avèrent, d'une part peu ou pas cytotoxiques à fortes concentrations, abolissent d'autre part la résistance induite par ABCB1 ou ABCG2 et se comportent comme des inhibiteurs non compétitifs du Hoechst 33342 et de la daunorubicine. De plus, CT1364 inhibe l'activité ATPasique d'ABCG2 et induit une diminution rapide de l'expression de la protéine. Enfin, les 1ers tests in vivo de ce composé montrent que l'association avec l'irinotécan ralentit la croissance des xénogreffes de petite taille chez des souris
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THE ROLE OF ABCG2 IN DRUG ACTIVE TRANSPORT IN MILKWang, Lipeng 01 January 2010 (has links)
Drug active transport into milk is a major concern for breastfeeding mothers and healthcare providers. Studies from the literature indicated that breast cancer resistance protein (ABCG2) plays an important role in drug transfer into milk. There has been limited study on stereoselective interactions with ABCG2. A mechanistic analysis of flux across cell monolayer model is a critical first step toward extrapolating in vitro results for predicting in vivo disposition (including distribution into milk), drug disposition or drug-drug interactions.
The objectives of this thesis were (1) to establish a “Chemical knockout model” in rat for studying drug accumulation into milk, (2) to investigate the impact of stereoselective interaction between ABCG2/Abcg2 and pantoprazole on drug transport in milk, (3) to understand in vitro monolayer flux model using experimental data and a mechanistic mathematical model.
Quantitive PCR, Western blotting and immunohistochemistry results indicated that Abcg2 was up-regulated during lactation and localized on apical side of epithelial cells in mammary gland. In vitro and in vivo experiments confirmed that Abcg2 is responsible for nitrofurantoin active transport in rat milk and GF120918 was established as a chemical knockout model.
Abcg2 interacts stereoselectively with pantoprazole isomers. A significant different apical flux between two pantoprazole isomers was observed in Abcg2-MDCKII cell line. The milk to serum (M/S) ratio of (-)-pantoprazole was almost 3 times as that of (+)-pantoprazole in lactating rats. Administration GF120918 decreased M/S of (-)-pantoprazole (p<0.001) but not (+)-pantoprazole (p>0.05).
A stably transfected ABCG2/Abcg2 overexpressing MDCKII cell line was successfully created and used to explore the theoretical relationships in a monolayer flux model. Based on the profiles of pantoprazole isomer transport, a simple three compartment model for drug transfer into breast milk incorporating the permeability-surface area products for passive diffusion (PSD), paracellular flux (PSPC) and apically efflux ABCG2 (PSA,E) transfection was developed. The mathematical model was developed to more fully understand the interplay of paracellular, passive diffusion, active transport, and flux kinetic parameters (Km, Vmax, IC50 and Ki). This model provided useful insights into the meaning and limitation of parameters obtained from monolayer flux.
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XENOBIOTIC TRANSPORTERS IN LACTATING MAMMARY EPITHELIAL CELLS: PREDICTIONS FOR DRUG ACCUMULATION IN BREAST MILKEmpey, Philip Earle 01 January 2007 (has links)
Recent literature has established that breast cancer resistance protein (ABCG2) is upregulated during lactation and is responsible for the greater than predicted accumulation of many drugs in breast milk. The objectives of this project were (1) to investigate the role of this transporter in the reported apically-directed nitrofurantoin flux in the CIT3 cell culture model of lactation, (2) to develop a mathematical model for drug transfer into breast milk to relate initial flux rates, steady-state concentrations, efflux ratios, and in vivo milk to serum ratios (M/S) and (3) to identify xenobiotic transporters that are highly expressed, and therefore potentially important for drug accumulation during lactation in mice and humans.
Expression, localization, and functional assays confirmed that Abcg2 is the molecular mechanism for the apically-directed nitrofurantoin flux in CIT3 cells despite an unchanged expression level following lactogenic hormone stimulation in this model.
A simple three compartment model for drug transfer into breast milk incorporating the permeability-surface area products for passive diffusion (PSD), paracellular flux (PSPC), endogenous transporters (PSB,U, PSA,E, PSB,E, and PSA,U), and ABCG2 (PSA,E(ABCG2)) transfection was developed. A stably transfected ABCG2 overexpressing MDCKII cell line was successfully created and used to explore the theoretical relationships of this new model. Derivations and correlations presented herein show the relationships between the calculated efflux ratios, PSA,E(ABCG2), and M/S attributed to ABCG2.
Six xenobiotic transporters (Abcg2, Slc22a1, Slc15a2, Slc29a1, Slc16a1, and Abcc5) were identified as upregulated during lactation in murine developmental datasets analyzed by microarray expression profiling. As existing methods were inadequate to obtain pure populations of luminal epithelial cells in sufficient numbers from human breast milk or reduction mammoplasty samples for microarray analysis, a new fluorescence activated cell sorting method was developed and validated. ABCG2, SLC15A2, SLC22A12, SLC6A14, and SLCO4C1 were significantly upregulated 164-, 70-, 41-, 8-, and 2-fold during lactation, respectively. ABCC10, SLC10A1, SLC16A1, SLC22A4, SLC22A5, SLC22A9, SLC28A3, SLC29A1, SLC29A2, and SLCO4A1 had an expression level similar to, or greater than, levels in the kidney or liver. The significant upregulation of SLCO4C1 with ABCG2 is a novel finding that suggests a coordinated vectorial pathway for substrate movement into breast milk.
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Klonierung, Charakterisierung und Expression des „breast cancer resistance“ Proteins (BCRP) der Ziege zur Untersuchung der Elimination von Arzneistoffen in die MilchLindner, Stefan 24 November 2017 (has links)
No description available.
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Patofyziologie urátových transportérů v primární dně / Pathophysiology of urate transporters in primary goutPavelcová, Kateřina January 2021 (has links)
There are localised proteins (so-called urate transporters) in the renal proximal tubules and in the intestine, which excrete and reabsorb uric acid. Polymorphisms in the genes coding these proteins can result in the disruption of the transport function and development of hyperuricemia and gout. However the serum level of uric acid is also determined by other factors which include the intake of exogenous purines in food, synthesis of endogenous purines and degradation of nucleic acids, but also certain conditions. In 250 patients with primary hyperuricemia and gout we used Sanger sequencing to analyse the exons and adjacent intron regions in ten genes coding urate transporters: ABCG2, ABCC4, SLC2A9, SLC22A12, SLC22A11, SLC22A13, SLC17A1, SLC17A3, SLC22A6 and SLC22A8. We examined a possible connection between the identified genetic variants and primary hyperuricemia and gout based on a comparison of allele frequencies with the European population, according to topological models, according to programs predicting the functional impacts of variants and searches in specialised literature. We also took into account the conclusions of functional studies analysing the impact of nonsynonymous variants in the ABCG2 and SLC2A9 genes. We also focused on the effect of the concomitant occurrence of several...
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Rôle du domaine extracellulaire d’ABCG2 dans l’homéostasie des porphyrines / Role of the extracellular domain of ABCG2 in porphyrin homeostasisDesuzinges-Mandon, Elodie 23 November 2010 (has links)
ABCG2 est un transporteur de la famille ABC impliqué dans le phénotype de résistance aux drogues développé par certaines cellules, par exemple les cellules cancéreuses. Ce transporteur a aussi un rôle physiologique de détoxication de composés endogènes, notamment les porphyrines, molécules indispensables mais qui présentent une toxicité potentielle. Cette toxicité nécessite une prise en charge particulière, évitant à ces composés d’être libres en solution. Dans ce contexte, nous avons fait l’hypothèse qu’ABCG2 pourrait participer à cette détoxication en limitant l’accumulation des porphyrines dans les cellules en les présentant à un partenaire extracellulaire. Nous montrons qu’ABCG2 transporte de l’hème ainsi que certains de ses dérivés et précurseurs et que ces porphyrines, contrairement aux autres substrats d’ABCG2, se fixent sur un domaine extracellulaire spécifique d’ABCG2, ECL3, composé d’environ 70 acides aminés. L’affinité d’ECL3 pour les porphyrines est de 0,5 à 3,5 μM, suffisamment affine pour permettre leur fixation après transport.Nous montrons aussi que l’albumine sérique humaine, impliquée dans la détoxication de l’hème, récupère les porphyrines fixées sur ECL3 par une interaction directe avec ABCG2. L’ensemble de ce travail a donc permis d’une part de mieux comprendre le rôle d’ABCG2 dans la régulation de l’homéostasie des porphyrines, notamment l’hème, et d’autre part, de façon originale, d’identifier le mécanisme moléculaire par lequel cette détoxication s’effectue. / ABCG2 belongs to the ABC-transporter family, involved in drug resistance developed by cells, notably cancer cells. This transporter has also a physiological role of endobiotic detoxification, in particular porphyrins that are essential but potentially toxic molecules. This toxicity implies a specific handle, to avoid them to remain free in solution. In that context, we hypothesized that ABCG2 participate to this detoxification, limiting the intracellular porphyrin accumulation by presenting them to an extracellular partner. We show that ABCG2 transports heme and some of its derivatives and precursors. Interestingly, these porphyrins, unlike other ABCG2 (non-porphyric) substrates, can bind to an extracellular domain, specific of ABCG2, ECL3, 70 residues-long. ECL3 displays affinities for porphyrins in the range of 0.5 to 3.5 μM, high enough to allow their binding after transport. We also show that human serum albumin, implicated in heme detoxification, releases porphyrins bound to ECL3 by a direct interaction with ABCG2. This work established a better comprehension of ABCG2 role in porphyrin and in particular heme homeostasis regulation. In addition, our results contribute to elucidate part of the molecular mechanism by which such regulation is carried out.
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