A P-glikoprotein (Pgp) egy ABC transzporter, mely a tumor sejtek plazmamembránjában kifejeződve képes a daganatos betegségek kemoterápiája során alkalmazott gyógyszerek többségét eltávolítani a tumor sejtekből, így részt vesz a multidrog rezisztencia kialakulásában. A Pgp általi transzport folyamat molekuláris hátterének jobb megismerése elősegítheti hatékonyabb gyógyszerek kifejlesztését és a multidrog rezisztencia legyőzését. A Pgp konformáció változásait és szubsztrát kötését nyomon követve a katalitikus ciklusának különböző lépései során, bizonyítottuk, hogy már az ATP kötődése kiváltja a transzporter átfordulását az intracelluláris oldal felé nyitott konformációból az extracelluláris oldal felé nyitott konformációba, melynek során a szubsztrát kötőhely szubsztrátok iránti affinitása is lecsökken lehetővé téve a szubsztrát eltávolítását. Bizonyítottuk, hogy a mindkét nukleotidkötő domén (NBD) Walker A szekvenciájában mutációt hordozó Pgp variáns inaktív, míg csak az egyik NBD-ben mutáns Pgp variánsok megőrizték ATP hidrolízis és szubsztrát transzport képességüket. Utóbbi eredményeink összhangban vannak azzal az elképzeléssel, hogy a Pgp két katalitikus helye közül ciklusonként véletlenszerűen köteleződik el az egyik az ATP hidrolízisre. Az UIC2 konformáció érzékeny kötődésű anti-Pgp ellenanyag képes a Pgp általi szubsztrát transzportot részlegesen gátolni. Azonban bizonyos Pgp szubsztrátok és modulátorok (pl. ciklosporin A (CsA)) jelenlétében az antitest gátló hatása teljessé tehető. A Pgp gátláshoz szükséges CsA koncentráció tizedének és az UIC2-nek az együttes alkalmazása a Pgp-t expresszáló KB-V1 sejtek esetében csaknem a Pgp negatív sejtek szintjére csökkentette a sejtek doxorubicin (DOX) rezisztenciáját, míg az UIC2-nek önmagában alkalmazva nem volt lényeges hatása. Xenotranszplantált SCID egerekben DOX-UIC2-CsA kombinált kezelés hatására a beültetett drog rezisztens tumorok tömege körülbelül 10%-a volt a kontroll állatokban kifejlődött tumoroknak, és az állatok felében nem is fejlődött ki tapintható daganat. Ezzel szemben a csak DOX-szal kezelt álltokban a kezelésnek nem volt szignifikáns hatása. In vitro kísérleteinkkel ellentétben azonban a SCID egerek esetében akkor is tapasztaltunk tumor növekedés gátlást, ha az állatokat csak UIC2 és DOX kombinációjával kezeltük. Eredményeink alátámasztják, hogy az UIC2 kezelés in vivo hatékonyságához immunológiai tényezők is hozzájárulhattak, és a DOX-UIC2-CsA kombinált kezelés erőteljes tumor-ellenes hatásának a hátterében a Pgp gátlása mellett ellenanyagfüggő sejtközvetített citotoxicitás (ADCC) is áll.

P-glycoprotein (Pgp) is an ABC transporter responsible for the ATP-dependent efflux of chemotherapeutic compounds from multidrug resistant cancer cells. Better understanding of the molecular mechanism of Pgp-mediated drug transport can promote rational drug design to circumvent multidrug resistance. By measuring the drug binding affinity changes and the conformational transitions of Pgp upon its catalytic cycle, we have shown that ATP binding drives the transporter from the inward- to the outward-facing conformation and this coincides with the substrate affinity change from the high to a low substrate-affinity state. The catalytically inactive double Walker A mutant Pgps are stabilized in a high substrate affinity inward-open conformation, while mutants with one intact catalytic center preserve their ability to hydrolyze ATP and to promote drug transport, suggesting that the two catalytic sites are randomly recruited for ATP hydrolysis. UIC2 is a conformation sensitive anti-Pgp monoclonal antibody that is able to inhibit Pgp mediated drug transport. However, this inhibition is partial, since UIC2 binds only to a small fraction (10-40%) of cell surface Pgps, while the rest becomes accessible to this antibody only in the presence of certain substrates or modulators (e.g. cyclosporine A (CsA)). The combined addition of UIC2 and 10 times lower concentrations of CsA than what is necessary for Pgp inhibition when the modulator is applied alone, decreased the EC50 of doxorubicin (DOX) in Pgp-positive cells almost to the level of Pgp-negative cells. At the same time, UIC2 alone did not affect the EC50 value of DOX significantly. In xenotransplanted SCID mice co-treated with DOX, UIC2 and CsA, the average weight of Pgp-positive tumors was only ∼10% of the untreated control and in 52% of these animals we could not detect tumors at all, while DOX treatment alone did not decrease the weight of Pgp-positive tumors. Unexpectedly, UIC2+DOX treatment also decreased the size of tumors compared to the DOX only treated animals, as opposed to the results of our in vitro cytotoxicity assays. Taken together our results suggest that immunological factors are also involved in the antitumor effect of UIC2 treatment applied in vivo and the impressive anti-tumor effect of the DOX-UIC2-CsA treatment is the combined result of Pgp inhibition and antibody dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC).