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Molekulare und funktionelle Charakterisierung des humanen Sodium-dependent Organic Anion Transporters (SOAT)

Döring, Barbara


Originalveröffentlichung: (2010) Giessen : VVB Laufersweiler 2010
pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.863 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für die Biochemie der Ernährung, Institut für Pharmakologie und Toxikologie
Fachgebiet: Agrarwissenschaften und Umweltmanagement
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5592-9
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.12.2009
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 22.06.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Die SLC10-Familie ist bekannt als die Familie der Na+-abhängigen Gallensäuretransporter.
NTCP und ASBT sind die Gründungsmitglieder dieser Familie und verantwortlich für die
Aufrechterhaltung des enterohepatischen Kreislaufs der Gallensäuren. Die Identifizierung
weiterer Mitglieder führte zu einer Neubetrachtung dieser Familie. In der vorgelegten Arbeit
wurde zum ersten Mal das sechste Familienmitglied, der humane Sodium-dependent Organic
Anion Transporter SOAT (SLC10A6), molekular und funktionell charakterisiert. Der humane
SOAT ist ein Protein mit 377 Aminosäuren und besitzt das SLC10-Signaturmotiv
„ALGMMPL“. Seine höchste Verwandtschaft hat SOAT zum ASBT, mit welchem er eine
Subfamilie bildet. SOAT ist ein transmembranäres Glykoprotein mit wahrscheinlich sieben
TMD und einer Nex/Cin-Topologie. In stabil transfizierten Zellen wurde SOAT auf seine
Transporteigenschaften untersucht. Im Gegensatz zu NTCP und ASBT zeigt SOAT keinen
Transport der Gallensäuren Taurocholat, Cholat, Lithocholat, Deoxycholat und Chenodeoxycholat.
Stattdessen transportiert er die sulfatierten Steroidhormone DHEAS, E1S und PREGS,
welche auch Substrate des NTCP, aber nicht des ASBT sind. Weiterhin stellen die sulfatierte
Gallensäure TLCS und die Xenobiotika 2-SMP und 4-SMP Substrate des SOAT dar. In
Hemmstudien zeigten insbesondere Substanzen mit mindestens zwei Hydrocarbonringen und
einer negativ geladenen Sulfatgruppe eine starke Interaktion mit dem SOAT-Transport. Der
Transport über den SOAT ist Na+-abhängig und erreicht erst bei physiologischen Na+-
Konzentrationen sein Transportmaximum. Weiterhin weist dieser bei pH-Werten <7,4 höhere
Transportraten auf als bei pH≥7,4. NTCP besitzt für den Transport von Steroidsulfaten und
Gallensäuren eine jeweils unterschiedliche Na+-Affinität und pH-Abhängigkeit. Daher vermuten
wir im NTCP zwei Substratbindungsstellen, eine für Gallensäuren und eine für
Steroidsulfate, welche im Laufe der Evolution jeweils nur im ASBT (Gallensäuren) bzw.
SOAT (Steroidsulfate) funktionell erhalten geblieben sind. SOAT ist am höchsten im Hoden
und relativ hoch in Plazenta und Brustdrüse exprimiert. Dieses Expressionsmuster steht im
Gegensatz zur Expression von NTCP in Leber und ASBT in Ileum und Niere. Aufgrund der
Transportfunktion von SOAT und der Expression in hormonabhängigen Geweben gehen wir
davon aus, dass die physiologische Funktion des SOAT im Import sulfatierter Steroide liegt.
Diese können intrazellulär durch die katalytische Aktivität der Steroidsulfatase in aktive
Steroide überführt werden (Konzept der intrakrinen Hormonsynthese). Da SOAT, wie auch
die Steroidsulfatase, in Brustkrebsgewebe nachweisbar ist, wird auch eine Beziehung zur Entstehung
hormonabhängiger Mammakarzinome diskutiert. In diesem Zusammenhang gilt
SOAT als neues Drug Target für die Therapie hormonabhängiger Mammakarzinome.
Kurzfassung auf Englisch: The SLC10-family is well known as the family of sodium-dependent bile acid transporters
SBAT. The founding members NTCP and ASBT are responsible for the maintenance of the
enterohepatic circulation of bile acids. With the identification of new members (SLC10A4-
SLC10A7) we got new insights into the relevance of this carrier family. The present work
describes for the first time the molecular and functional characterization of the novel carrier
SLC10A6, named Sodium-dependent Organic Anion Transporter SOAT. Human SOAT consists
of 377 amino acids and contains the SLC10-signature motif “ALGMMPL”. SOAT and
ASBT have the closest relationship within the SLC10-family and both derive from a common
ancestor. SOAT is a transmembrane glycoprotein with a 7 predicted transmembrane topology
and a Nex/Cin-topology. Transport measurements were performed in stably transfected SOATHEK293
cells to gain information about transport characteristics of human SOAT. In contrast
to NTCP and ASBT, SOAT has no transport activity for the bile acids taurocholic acid, cholic
acid, lithocholic acid, deoxycholic acid, and chenodeoxycholic acid. Instead the sulfated
steroids DHEAS, E1S, and PREGS are transported. These compounds are also substrates of
NTCP, but not ASBT. Furthermore the sulfated bile acid TLCS and the xenobiotics 2-SMP
and 4-SMP are transported by SOAT. Strong inhibition of SOAT transport was demonstrated
for compounds with at least two hydrocarbon rings and a negatively charged sulfate moiety
including α-Naphthylsulfate, 2-SMP, 4-SMP, 1omega-SEP and sulfated bile acids. Transport
by SOAT is Na+-dependent and reached maximal transport activity at physiological Na+-
concentrations. Transport rates are higher at pH<7,4 than ≥7,4. The carrier NTCP showed
different transport characteristics regarding Na+-affinity and pH-dependency for bile acids
and steroid sulfates. For this we assume that two substrate binding pockets are present in
NTCP, one for bile acids and one for steroid sulfates. During phylogenetic development
ASBT and SOAT conserved only one of the functional properties of NTCP, bile acids and
steroid sulfates, respectively. In man, SOAT is dominantly expressed in testis and showed
also relatively high expression in placenta and mammary gland. This expression pattern is
completely different to the expression of NTCP (liver) and ASBT (ileum, kidney). Because of
the high expression in hormone-dependent tissues and its substrate pattern we assume the
physiological function of SOAT in the cellular import of sulfated steroids. These circulating
precursor steroids can be converted into active steroids after intracellular cleavage of the sulfate
group by the steroid sulfatase (concept of intracrine hormone synthesis). As SOAT and
steroid sulfatase were shown to be highly expressed in breast carcinoma, a role of SOAT for
the pathophysiology of breast carcinoma is discussed.