自然发生的以及基于计算机模拟（in silico）信息对MRP1/ABCC1基因突变对其转运三硫化二砷（Arsenic Triglutathione）能力的影响

《Chemico-Biological Interactions》：The Influence of Naturally Occurring and In Silico-informed Mutations of MRP1/ABCC1 on the Transport of Arsenic Triglutathione.

该研究分析了11种人类MRP1（ABCC1）自然突变体的转运功能，发现R230Q、R433S和A989T突变显著降低砷三谷胱甘肽（As(GS)?）的转运活性，主要由于Vmax下降而Km无明显变化。计算模型显示这些突变导致MRP1与As(GS)?结合复合体稳定性下降，尤其是R433S突变体稳定性降低最显著。W553A、R593E和W1246A突变也因结构破坏影响转运功能，验证了关键结合残基的重要性。该成果为砷暴露人群的遗传易感性评估提供了分子机制依据。

　　砷是一种广泛存在于自然环境中的重金属，长期接触砷会引发多种健康问题，包括皮肤癌、膀胱癌、肺癌以及非恶性疾病如动脉粥样硬化和糖尿病。为了更好地理解砷在人体内的代谢过程及对健康的影响，研究者关注了一种名为多药耐药蛋白1（MRP1）的细胞膜转运蛋白。MRP1是已知的砷代谢物（如砷三谷胱甘肽[As(GS)3]）的主要出口通道之一，其基因名为ABCC1。然而，目前关于ABCC1基因多态性如何影响个体对砷诱导疾病的易感性尚不清楚。

在本研究中，研究人员测试了11种自然发生的ABCC1突变体，包括C43S、R230Q、R433S、R633Q、G671V、R723Q、A989T、C1047S、R1058Q、V1146I和S1512L。通过使用从人类胚胎肾293T细胞中制备的富含MRP1的囊泡，评估了这些突变体对LTC4（MRP1的典型底物）和As(GS)3的运输能力。结果显示，除了R433S突变体，其他突变体的MRP1水平和LTC4运输活性与野生型（WT）MRP1相似。而R433S-MRP1的LTC4运输活性比WT-MRP1降低了71%。对于As(GS)3的运输，R230Q、R433S和A989T突变体的运输活性分别降至WT-MRP1的64%±9%、30%±16%和44%±33%。这些突变体的As(GS)3运输活性下降主要是由于最大运输速率（Vmax）的降低。计算模型进一步揭示了这些突变体的结构不稳定，并预测了WT-MRP1中多个关键的As(GS)3结合残基。通过将其中五个残基突变并测试其运输活性，发现W553A、R593E和W1246A突变体的As(GS)3运输活性显著下降，而V554A和E1089Q突变体的活性与WT-MRP1相似。这表明自然发生的和基于计算的突变会影响MRP1对As(GS)3的运输，携带R230Q、R433S和A989T突变的个体可能更容易受到砷诱导疾病的侵害。

研究还指出，ABCC1基因的高度多态性可能导致个体间对砷诱导疾病易感性的显著差异。尽管已有研究关注与砷相关的其他转运蛋白基因（如ABCC4），但ABCC1的变异如何影响砷代谢物的运输仍然缺乏深入了解。这表明，对于砷暴露的个体，了解ABCC1的多态性及其对MRP1功能的影响具有重要意义，特别是在砷污染严重的地区，这种基因变异可能增加个体患病的风险。

为了更全面地评估这些突变对MRP1功能的影响，研究人员结合了实验分析和计算模拟。他们首先在HEK293T细胞中临时转染这些突变体，并通过免疫印迹分析了MRP1的表达水平。结果显示，这些突变体的MRP1表达水平与WT-MRP1相似，说明它们在细胞膜上的定位正常。随后，通过使用富含MRP1的囊泡进行运输实验，发现R433S-MRP1的LTC4运输活性显著降低，而其他突变体的LTC4运输活性与WT-MRP1相似。进一步的As(GS)3运输实验表明，R230Q、R433S和A989T突变体的运输活性明显下降，其中R433S-MRP1的Vmax降低了77%，而R230Q和A989T的Vmax分别降低了54%和50%。这些结果表明，这些突变体在运输能力方面存在显著的缺陷。

为了进一步探讨这些突变对As(GS)3运输的影响，研究人员使用计算工具预测了突变体的结构稳定性，并评估了它们与As(GS)3的结合能力。结果显示，W553A、R593E和W1246A突变体的As(GS)3运输活性显著下降，且这些突变体的结构稳定性也受到影响。相比之下，V554A和E1089Q突变体的运输活性和稳定性与WT-MRP1相似。这些发现表明，某些特定的ABCC1突变体可能通过破坏MRP1的结构稳定性而影响其运输功能。

研究还识别了WT-MRP1中与As(GS)3结合相关的多个关键残基，包括W553、V554、R593、E1089和W1246。这些残基在结合As(GS)3时参与氢键和疏水相互作用，维持结合复合物的稳定性。其中，W553和W1246的疏水相互作用对于As(GS)3的结合和运输至关重要，而R593的盐桥作用对于维持结合复合物的结构完整性也非常重要。突变这些关键残基可能会导致MRP1功能的显著变化，进而影响个体对砷的代谢和排出能力。

总体而言，本研究通过实验和计算分析，揭示了ABCC1基因多态性对MRP1运输功能的影响。某些突变体的运输活性显著下降，这可能增加个体对砷诱导疾病的易感性。这些发现不仅有助于理解砷在体内的代谢机制，还为开发基于基因型的个性化健康干预策略提供了依据。未来的研究可以进一步探索其他砷代谢物（如MMA(GS)2和DMAV）在这些突变体中的运输情况，以更全面地评估ABCC1变异对砷相关疾病风险的影响。