P-glycoprotein (P-gp) is a member of the ATP-Binding Cassette transporter superfamily and mediates transmembrane efflux of many drugs. Since it is involved in multi-drug resistance activity in various cancer cells, the development of P-gp inhibitor is one of the major concerns in anticancer therapy. Human P-gp protein has at least two "functional" drug binding sites that are called "H" site and "R" site, hence it has multi-binding-specificities. Though the amino acid residues that constitute in drug binding pockets have been proposed by previous experimental evidences, the shapes and the binding poses are not revealed clearly yet. In this study, human P-gp structure was built by homology modeling with available crystal structure of mouse P-gp as a template and docking simulations were performed with inhibitors such as verapamil, hoechst33342, and rhodamine123 to construct the interaction between human P-gp and its inhibitors. The docking simulations were performed 500 times for each inhibitor, and then the interaction frequency of the amino acids at the binding poses was analyzed. With the analysis results, we proposed highly contributing residues that constitute binding pockets of the human P-gp for the inhibitors. Using the highly contributing residues, we proposed the locations and the shapes of verapamil binding site and "R" site, and suggested the possible position of "H" site.
Multidrug resistance (MDR) is one of the main obstacles in the chemotherapy of cancer. MDR is associated with the over expression of P-glycoprotein (P-gp), resulting in increased efflux of chemotherapy from cancer cells. Inhibiting P-gp as a method to reverse MDR in cancer patients has been studied extensively, but the results have generally been disappointing. First-generation agents were limited by unacceptable toxicity, whereas second-generation agents had better tolerability but were confounded by unpredictable pharmacokinetic interactions and interactions with other transporter proteins. Third-generation inhibitors have high potency and specificity for P-gp. Furthermore, pharmacokinetic studies to date have shown no appreciable impact on drug metabolism and no clinically significant drug interactions with common chemotherapy agents. Third-generation P-gp inhibitors have shown promise in clinical trials. The continued development of these agents may establish the true therapeutic potential of P-gp-mediated MDR reversal.
Human P-gp is a protein responsible for the multidrug resistance (MDR) and causes failure of cancer chemotherapy. Till date no X-ray crystal structure is reported for this membrane protein, which hampers active research in the field. We performed homology modeling to develop three dimensional (3D) model of P-gp, and docking studies of the verapamil and curcumin have been performed to gain insight into the interaction mechanism between inhibitors and P-gp. It was identified that the inhibitors docked into the upper part of P-gp and interacted through the hydrophobic interactions.
Multi-drug resistance (MDR) has been known as a major hurdle in cancer chemotherapy. One of the most clinically significant causes of MDR was the efflux of anticancer agents mediated by p-glycoprotein (p-gp) over-expressed in MDR cancer cells. To overcome MDR, there have been several strategies such as co-administration with p-gp inhibitors and encapsulation of anticancer drugs into drug delivery systems. In the present study, curcumin was evaluated for its potential as p-gp inhibitor and MDR reversal activity when combined with paclitaxel incorporated into lipid nanoparticles (PTX/LN). Western blot assay showed curcumin did not modulate the level of p-gp expression in MCF-7/ADR which is a MDR variant of human breast cancer cell line, MCF-7, and over-expresses p-gp. However, curcumin inhibited p-gp-mediated efflux of calcein in a dose-dependent manner even though it showed lower activity compared to verapamil, a well-known p-gp inhibitor. Incorporation of paclitaxel into lipid nanoparticles partially recovered the anticancer activity of paclitaxel in MCF-7/ADR. The combined use of curcumin and PTX/LN exhibited further full reversal of MDR, suggesting susceptibility of PTX/LN to the efflux system. In conclusion, combined approach of using p-gp inhibitors and incorporation of the anticancer agents into nano-delivery systems would be an efficient strategy to overcome MDR.
P-glycoprotein (P-gp) is a permeability glycoprotein also known as multidrug resistance protein 1 (MDR1). P-gp is an ATP-binding cassette (ABC) transporter that pumps various types of drugs out of cells. These transporters reduce the intracellular concentrations of drugs and disturb drug absorption. The Caco-2 cell permeability assay system is an effective in vitro system that predicts the intestinal absorption of drugs and the functions of enzymes and transporters. Rhodamine-123 (R-123) and digoxin are well-known P-gp substrates that have been used to determine the function of P-gp. Efflux of P-gp substrates by P-gp has been routinely evaluated. To date, a number of herbal medicines have been tested with Caco-2 cell permeability assay system to assess bioavailability. There are growing efforts to find phytochemicals that potentially regulate P-gp function. The Caco-2 cell permeability assay system is a primary strategy to search for candidates of P-gp inhibitors. In this mini review, we have summarized the P-gp modulation by herbal extracts, decoctions or single components from natural products using Caco-2 cell permeability assays. Many natural products are known to regulate P-gp and herbal medicines could be used in combination with conventional drugs to enhance bioavailability.
Khan, Muhammad;Maryam, Amara;Mehmood, Tahir;Zhang, Yaofang;Ma, Tonghui
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
/
제16권16호
/
pp.6831-6839
/
2015
Multidrug resistance is a principal mechanism by which tumors become resistant to structurally and functionally unrelated anticancer drugs. Resistance to chemotherapy has been correlated with overexpression of p-glycoprotein (p-gp), a member of the ATP-binding cassette (ABC) superfamily of membrane transporters. P-gp mediates resistance to a broad-spectrum of anticancer drugs including doxorubicin, taxol, and vinca alkaloids by actively expelling the drugs from cells. Use of specific inhibitors/blocker of p-gp in combination with clinically important anticancer drugs has emerged as a new paradigm for overcoming multidrug resistance. The aim of this paper is to review p-gp regulation by dietary nutraceuticals and to correlate this dietary nutraceutical induced-modulation of p-gp with activity of anticancer drugs.
P-gp plays a critical role in drug disposition and represents a mechanism for the development of multidrug resistance. Flavonoids, a major class of natural compounds widely present in foods and herbal products, have been shown to inhibit P-gp. Therefore, the aim of this study was to identify new candidate chemosensitizers by screening various plant extracts. The ability of natural plant extracts to inhibit P-gp activity was assessed by measuring cellular accumulation of calcein AM, daunorubicin and vincristine in P-gp overexpressing MDCKII-MDR1 cells. Among more than 800 plant extracts, eight were found to inhibit P-gp activity. Curcuma aromatica extract produced greatest inhibition, followed by Curcuma longa and Dalbergia odorifera extracts. Extracts of Aloe ferox, Curcuma zedoariae rhizome, Zanthoxylum planispinum, and Ageratum conyzoides showed moderate inhibitory effects. Curcumin and quercetin exhibited similar inhibition of P-gpmediated efflux of daunorubicin and vincristine, and flavones had a lesser effect. When chemosensitizing effect was evaluated by measuring daunorubicin sensitivity to MDCKII-MDR1 cells in the presence of natural plant extracts, Curcuma aromatica showed the most potent chemosensitizing effect based on daunorubicin cytotoxicity. In conclusion, natural plant extracts such as Curcuma aromatica can potently inhibit P-gp activity and may have potential as a novel chemosensitizers.
대한약학회 2002년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2
/
pp.212-213
/
2002
Using the isolated perfused rat heart this study investigated 1) the cardiac uptake of idarubicin (IDA), 2) the role of P-glycoprotein (P-gp) in the uptake process, 3) the formation of IDOL from IDA in the heart, and 4) the effect of P-gp inhibitors (verapamil, amiodarone, PSC 833), doxorubicin, hypothermia, xanthine derivatives (caffeine, theophylline) and metabolism inhibitors (rutin, phenobarbital) on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of IDA using a mathematical modeling approach. A minimal model was constructed; the differential equations were numerically solved and fitted to the data using the ADAPT II-software package using maximum likelihood estimation assuming that the measurement error has a standard deviation which is a linear function of the measured quantity[1]. (omitted)
본 연구에서는 다양한 천연 추출물의 P-gp 저해능의 고속 탐색을 통하여 새로운 화학감작제 후보물질을 발굴하고자 하였다. P-gp 활성에 대한 천연 추출물의 저해능은 P-gp이 과발현된 L-MDR1 세포주를 이용하여 대표적인 P-gp 기질 약물인 calcein AM의 세포 내 축적 정도를 측정함으로써 평가하였다. 강황 및 울금은 가장 강력한 P-gp 기능 저해를 나타내었고, 이외에도 Mentrasto, 취호초, 봉출, Rakta chandan, 강진향, 소목, 노회 등의 순으로 P-gp 기능 저해능을 보였다. 이들 추출물에서 P-gp 저해능을 보이는 성분을 확인하기 위하여 LC/MS/MS 분석을 수행한 결과, 기존에 P-gp 활성을 저해한다고 잘 알려진 curcumin 이외에, 다양한 플라보노이드 화합물이 질량 스펙트럼 DB 검색을 통하여 확인되었다. In vitro 연구 결과를 통하여 상기의 천연 추출물이 P-gp 활성을 저해하는 성분을 함유하고 있음을 확인하였다. 향후 이들 천연 추출물의 화학감작제 후보물질로의 사용 가능성에 대한 in vivo 연구가 필요할 것이다.
Multidrug resistance is a major obstacle in cancer chemotherapy. Cancer cells efflux chemotherapeutic drug out of cell by means of transporter and reduce the active concentration of it inside cell. Such transporters are member of the ATP binding cassettes (ABC) protein. It includes P-gp, multiple resistant protein (MRP), and breast cancer resistant protein (BCRP). These proteins are widely distributed in the human cells such as kidney, lung, endothelial cells of blood brain barrier etc. However, there are number of drugs developed for it, but most of them are getting transported by it. So, still there is necessity of a good modulator, which could effectively combat the transport of chemotherapeutic agents. Natural products origin modulators were found to be effective against transporter such as flavonoids, which belongs to third generation modulators. They have advantage over synthetic inhibitor in the sense that they have simple structure and abundant in nature. This review focuses on the P-gp structure its architecture, efflux mechanism, herbal inhibitors and their mechanism of action.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.