跨物种多靶点药理学研究揭示有机阴离子转运多肽的结构与功能保守性

为解决膜转运蛋白靶向性差和物种间药效预测难题，研究人员开展有机阴离子转运多肽（OATP/Oatp）的跨物种多靶点药理学研究，发现87%的泛ABC转运蛋白调节剂可抑制斑马鱼drOatp1d1，其活性模式与人类OATP1B1/1B3/2B1高度相似，并通过结构分析揭示保守结合基序。该研究为膜转运蛋白的靶向药物开发提供了新策略。

　　

在药物开发领域，膜转运蛋白因其复杂的结构和功能特性长期被视为"不可成药"靶点。有机阴离子转运多肽（OATP）家族作为重要的溶质载体（SLC）超家族成员，在药物吸收和分布中起关键作用，但其跨物种药理学特征和结构保守性一直未获系统阐释。斑马鱼作为重要的in vivo
模型，其drOatp1d1转运蛋白的功能研究滞后，已知配体仅78种，严重制约了该模型在药物评估中的应用。与此同时，泛ATP结合盒（ABC）转运蛋白调节剂表现出的多靶点特性，为探索膜转运蛋白的共性结合基序提供了新思路。

德国吕贝克大学等机构的研究团队在《Biochemical Pharmacology》发表重要研究，通过功能实验、生物信息学分析和结构模拟相结合的方法，系统评估了23种泛ABC转运蛋白调节剂对斑马鱼drOatp1d1的抑制作用。研究发现这些化合物中87%可抑制drOatp1d1，其中苯溴马隆（BEN）、双嘧达莫（DIP）、MK-571和普仑司特（PRA）表现出强效抑制活性（IC₅₀
4.29-8.09 μM）。通过AlphaFold 3预测结构和分子对接，研究揭示了drOatp1d1与人类OATP1B1共享的保守结合口袋特征，证实了跨物种的结构-功能保守性。

关键技术方法包括：1）基于稳定转染HEK293细胞的放射性标记溴磺酞（[³
H]BSP）摄取实验；2）斑马鱼胚胎中drAbcb4介导的罗丹明B外排功能分析；3）小鼠J774A.1巨噬细胞25-NBD-胆固醇流出实验；4）AlphaFold 3结构预测与AutoDock4.2分子对接；5）基于UniProt和PDB数据库的多序列比对和系统发育分析。

3.1. drOatp1d1功能分析
研究发现23种测试化合物中87%可抑制drOatp1d1，其中BEN、DIP、MK和PRA的抑制活性（IC₅₀
4.29-8.09 μM）超过阳性对照环孢素A（CYC）。这些化合物对HEK-Co细胞的基线摄取无影响，证实其作用具有靶点特异性。

3.2. 生物信息学分析
文献数据挖掘显示，drOatp1d1活性谱与人类OATP1B1/1B3/2B1高度相似。特别值得注意的是，此前未在人类OATPs中测试过的PRA，实验证实其对OATP1B1/1B3/2B1均有强效抑制（IC₅₀
1.31-3.25 μM），验证了跨物种预测的可靠性。

3.3. 结构分析
通过OATP1B1冷冻电镜结构（PDB 8HNC）与AlphaFold 3预测的drOatp1d1结构比对，发现两者结合口袋具有显著保守性。分子对接显示Phe348、Val382等残基构成疏水核心，Ser544参与氢键形成，这种结构特征解释了多类型配体的结合能力。

3.4. 系统发育分析
尽管drOatp1d1在进化树上形成独立分支（与人类OATPs序列相似性仅39-48%），但其功能特性与OATP1A/1B亚家族相似，表明功能保守性可能超越系统发育距离。

3.5-3.6. 跨蛋白家族验证
研究进一步证实这些多靶点化合物还可抑制斑马鱼drAbcb4（如PRA IC₅₀
0.481 μM）和小鼠mumAbca1（如尼洛替尼IC₅₀
0.784 μM），揭示了ABC与SLC转运蛋白间可能共享的多靶点结合位点。

该研究首次系统证实了多靶点药理学特性可在远缘物种间传递，为"难以靶向"膜蛋白的药物开发提供了新范式。结构分析揭示的保守结合基序（如CRAC模体）不仅解释了OATP家族的配体多特异性，也为设计跨物种、跨蛋白家族的靶向药物提供了理论依据。从转化医学角度看，drOatp1d1可作为人类OATPs研究的替代模型，显著降低早期药物开发的成本和复杂性。这些发现对理解药物-转运蛋白相互作用网络、预测跨物种药效及开发新型转运蛋白调节剂具有重要价值。