Цитохромы P450 и CYP1B1 Никифорова В.С.. Введение Известно порядка 18000 цитохромов P450 У людей их 57, у пчел – 48 Основные функции P450-х цитохромов: - презентация

1 Цитохромы P450 и CYP1B1 Никифорова В.С.

2 Введение Известно порядка цитохромов P450 У людей их 57, у пчел – 48 Основные функции P450-х цитохромов: – Детоксикация ксенобиотиков в печени – Биосинтез ряда веществ, включая стероиды

3 Введение Проблемные стороны цитохромов P450: – Окисляют некоторые соединения до эпоксидов (активация афлатоксина)

4 Структура P450-х цитохромов Масса 4055 к Да Бывает водорастворимым и встроенным в мембрану Длинная спираль I пронизывает цитохром насквозь и помогает взаимодействию с субстратом и кислородом Спирали F и G обуславливают подвижность цитохрома Рисунок 1 – Кристаллическая структура цитохрома P450cam

5 Структура P450-х цитохромов Водородные связи в лигандах гема цитохромов P450 позволяют управлять окислительно- восстановительным потенциалом железа Рисунок 2 – Структура гема цитохромов P450 (синяя часть общая для всех цитохромов)

6 Фермент-субстратный комплекс Как и в любых биологических электронно-транспортных системах, два партнера – окислитель и восстановитель – должны: 1.«Узнать» друг друга с помощью комплементарных поверхностей 2. Расположить нужным образом донорные и акцепторные группы Рисунок 3 – Фермент-субстратный комплекс цитохрома P450 и камфоры

7 Каталитический механизм Рисунок 4 – Схема каталитического окисления P Низкоспиновое начальное состояние 2. Субстрат координируется SH-группой, переводя гем в высокоспиновое состояние и увеличивая ОВ-потенциал комплекса 3. Передача электрона на комплекс и присоединение кислорода 4. Передача второго электрона на комплекс с образованием пероксида 5. Восстановление пероксогруппы 6. Дальнейшее восстановление с образованием соединения I. 6->1 Окисление SH-группы до SOH-группы и образование исходного вещества

8 CYP1B1 - cytochrome P450, family 1, subfamily B, polypeptide 1

9

10 Цитохром CYP1B1: функции и роль Цитохром CYP1B1 окисляет преимущественно 17β-эстрадиол в канцерогенную 4-гидрокси производную. Кроме того, он окисляет ряд других про канцерогенных веществ в активированные формы, включая полициклические ароматические углеводороды (нафталин, антрацен) 17β-эстрадиол 4-Гидрокси-17β-эстрадиол CYP1B1

11 Цитохром CYP1B1: друг или враг? Цитохром CYP1B1: Метаболизирует ряд веществ (экзогенных и эндогенных) в их активные канцерогенные формы Ответственен за нечувствительность к некоторым лекарствам Приводит к почечной гипертензии В раковых клетках содержание CYP1B1 выше Потенциально можно использовать метаболизируемые CYP1B1 лекарства в терапии рака

12 Цитохром CYP1B1: механизм и кофактор Механизм каталитического действия можно описать процессом: RH + восстановленный флавопротеин + O2 = ROH + окисленный флавопротеин+ H2O Флавопротеин – белок, содержащий FAD или FMN Кофактор (небелковая группа, необходимая для каталитической функции фермента): Гем.

13 График Км Efficiency of CYP1B1 activity demonstrated by (A) Michaelis–Menten and (B) Linneweaver–Burke plots illustrating the K m and V max for CYP1B1 O-deethylation of ethoxyresorufin.

14 Цитохром CYP1B1: кинетика Реакция Константа Михаэлиса, К M, mM Константа скорости k, 1/мин Максимальная скорость Vmax, nmol/min/mg энзима 17β-эстрадиол 4-Гидрокси-17β-эстрадиол β-эстрадиол 2-Гидрокси-17β-эстрадиол Тестостерон 6-β-гидрокситестостерон Прогестерон 6-β-гидроксипрогестерон Прогестерон 16-α-гидроксипрогестерон

15 Цитохром CYP1B1: кинетика Реакция Константа Михаэлиса, К M, mM Константа скорости k, 1/мин Максимальная скорость Vmax, nmol/min/mg энзима Ретионол Ретиналь Ретиналь Ретиноат Арахидоновая кислота Эйкозаноиды

16 Цитохром CYP1B1: кинетика гидроксилирования для различных вариаций фермента KM=6.0 по данным выше

17 Расчетные термодинамические данные для фермента CYP1A2

18 Ингибитор TMS Synonym:2,3',4,5'-Tetramethoxystilbene; 1-[(1E)- 2-(3,5-dimethoxyphenyl)ethenyl]-2,4- dimethoxy-benzene Application:An inhibitor of cytochrome P450 1B1 and cancer cell growth Molecular Weight: Molecular Formula:C 18 H 20 O 4

19 Ингибитор Alizarin (CAS ) Application:A biological stain with dye content 97% and color index number: CAS Number: Molecular Weight: Molecular Formula:C 14 H 8 O 4 Refer to Certificate of Analysis for lot specific data (including water content).

20 Список источников 1. Poulos T.L. Heme Enzyme Structure and Function / Chemical Reviews (7), Shimada T., Watanabe J., Kawajiri K. Catalytic properties of polymorphic human cytochrome P450 1B1 variants // Carcinogenesis Vol. 20, 8. P. 1607– Choudhary D., Jansson I., Stoilov I. Metabolism of retinoids and arachidonic acid by human and mouse cytochrome P450 1b1 // Drug Metabolism and Disposition Vol. 32, 8. P. 840– Badal S., Delgoda R. CYP1B1: friend or foe? A critical review // Biochemistry Vol. 1, 1. P. 1–7. 5. UniProt database: 6. Protein database: 7. Lewis D.F. V et al. Homology modelling of human CYP1A2 based on the CYP2C5 crystallographic template structure. // Xenobiotica Vol. 33, 3. P. 239–