REGULACE BUNĚČNÝCH PROCESŮ
Regulace tvorby aktivního enzymu: indukce/suprese
biosyntézy (negat., pozitivní kontrola transkripce,
mutace, specifické receptory), regulace enzymové
aktivity (allosterická regulace, de/fosforylace, zpětno-
vazebná regulace produktem metabolismu),
stabilizace a degradace proteinů, nespecifické
mechanismy (ztráta energie - NAD(P)H, ATP).
Typy signalizace mezi buňkami (endokrinní,
parakrinní, autokrinní, přímé komunikace - GJIC,
,,tight junctions", integriny aj.).
Intracelulární signální transdukce (bun. povrchové
receptory, aktivace enzymů - MAPK, lipázy,
sekundární ,,messengery", transkripční faktory).
Extracelulární chemické stimuly: hormony, růstové
faktory, cytokiny, xenobiotika, dietární PUFA atd.
ENZYMY METABOLISMU CHEMICKÝCH
REGULÁTORŮ SIGNÁLNÍ TRANSDUKCE:
Enzymy 1. fáze biotransformace xenobiotik,
steroidních hormonů a mastných kyselin (CYP, AKR,
FMO, COX, LOX, reduktázy, hydrolázy).
2. fáze biotransformace (GST, UDPGT, SULF aj.).
Mitogen-aktivované proteinkinázy (,,moduly" ERK,
p38, JNK), fosfatázy; další enzymy biotransformace
lipidů (fosfolipázy).
Další enzymy signální transdukce...
RECEPTORY REGULUJÍCÍ EXPRESI CYP ENZYMŮ /
JADERNÉ RECEPTORY STEROIDŮ A LIPIDŮ
NUKLEÁRNÍ A CYTOSOLOVÉ RECEPTORY
NUKLEÁRNÍ A CYTOSOLOVÉ RECEPTORY
nukleární receptory cytosolový receptor
NUKLEÁRNÍ A CYTOSOLOVÉ RECEPTORY
SEZNAM CYTOCHROMŮ P450 (CYP) ZODPOVĚDNÝCH ZA
BIOSYNTÉZU / METABOLISMUS STEROIDŮ A
METABOLISMUS XENOBIOTIK
CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1: genová exprese regulována AhR (indukce
oxiny, PAH; endogenní ligandy?) monooxygenace PAH, estradiolu;
CYP2B: exprese regulována GR/CAR, indukce steroidy, fenobarbitalem,
onooxygenace velké řady xenobiotik, testosteronu aj.
CYP2A, CYP2C, CYP2D
CYP2E: indukce především stabilizací proteinu (indukují etanol, pyrazol aj.),
onooxygenace etanolu, (-1)-hydroxylace mastných kyselin
CYP3A: exprese regulována GR/PXR; indukce dexametazonem aj. steroidy,
onooxygenace velké řady xenobiotik (nejdůležitější enzym biotranformace),
-hydroxylace testosteronu
CYP4A: exprese regulována PPAR, indukce peroxisomálními proliferátory
lofibrate, dialkylestery kyseliny ftalové), -hydroxylace mastných kyselin
CYP7A, CYP11A, CYP17, CYP19 (aromatáza): enzymy steroidogeneze
další důležité CYP metabolismu vitamínu D3 a kyseliny retinové
CYKLUS CYTOCHROMU P450:
MONOOXYGENACE A AKTIVACE KYSLÍKU
řenos elektronů:
ADPH
eduktáza
ytochrom P450
ubstrát RH,
rodukt ROH,
rodukce ROS)
Aktivace kyslíku:
ROS = vedlejší
produkty
Příklad monooxygenázové reakce:
účast CYP1A1/1A2/1B1, EH a AKR
SPECIFICKÉ SUBSTRÁTY CYP1 ENZYMŮ
EROD / MROD BaP-hydroxyláza Kofeindemethylázy
SPECIFICKÉ SUBSTRÁTY CYP ENZYMŮ
CYTOSOLOVÉ RECEPTORY: AhR
(Aryl hydrocarbon receptor)
CYP1A1/1A2/1B1,
UGT, GST, NQO1
p27, Bax, ... přímé interakce (ER?,..)
AKTIVACE Ah RECEPTORU / AhR-
DEPENDENTNÍ GENOVÁ EXPRESE
odukty genové
prese:
etox./bioaktiv.
nzymy;
poptóza;
un. cyklus;
ímé interakce
R:
un. cyklus;
poptóza;
evelop. procesy
AKTIVACE Ah RECEPTORU A INDUKCE CYP1A1
SUBSTRÁTEM CYP1A
AKTIVACE Ah RECEPTORU
(transgenní model - luciferázový reportérový gen)
TCDD and Related
Compounds
LightLight Luciferase
Nuclear
Factors
1
P
+ AhR
HSP90
HSP90
Src
HSP90
HSP90
Adapted from Blankenship (1994)
DRE-Luc
AhR
ARNT
Modulation of Gene
Expression
ARNT
Src
"Activated"
2
P
P
Cytosolic
Proteins
Membrane
Proteins
Increased Protein
Phosphorylation
TCDD and Related
Compounds
LightLight Luciferase
Nuclear
Factors
1
P
+ AhR
HSP90
HSP90
SrcSrc
HSP90
HSP90
Adapted from Blankenship (1994)
DRE-Luc
AhR
ARNT
Modulation of Gene
Expression
ARNT
Src
"Activated"
2
P
P
Cytosolic
Proteins
Membrane
Proteins
Increased Protein
Phosphorylation
ARYL HYDROCARBON RECEPTOR
Cyklus" AhR:
AhR represor,
degradace
LIGANDY AhR
Strukturní podobnost (šířka, výška, molekulární objem, planarita molekuly
Nekoplanární látky
(např. PCB se dvěma
chlóry v pozici ortho)
se nevyskytují v planární
pozici aromatických jader
a nejsou agonisty AhR
ENDOGENNÍ AGONISTÉ AhR
ALDOKETOREDUKTALDOKETOREDUKTÁÁZYZY
-většinou monomerické NAD(P)(H)-dependentní oxidoreduktáz
- konvertují karbonyl alkohol
- dosud 115 enzymů ve 14 ,,genových rodinách"
- substrátová specifita: cukerné aldehydy; steroidní hormony;
prostaglandiny a lipidové aldehydy; chemické karcinogeny
(NNK, PAH-trans-dihydrodioly, aflatoxindialdehyd)
Příklady lidských AKR:
AKR1A1 (aldehydreduktáza)
AKR1B1 (aldosareduktáza)
AKR1C1-1C4 (20-, 3-, 3/17-, 3-HSD)
AKR1D1 (5-reduktáza)
Příklad monooxygenázové reakce:
účast CYP1A1/1A2/1B1, EH a AKR
katecholy =
- metabolity PAH
-metabolity
steroidů (E2)
ALDOKETOREDUKTÁZY
Detoxikace NNK
Biotransformace aldehydů
lipidní peroxidace
REGULACE ALDOKETOREDUKTÁZ
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY
igand-independentní
odulace
anskripčního
ktoru
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY:
struktura domén receptorů
vazba ligandu
NUKLEÁRNÍ RECEPTORY:
vazba antagonistického a agonistického ligandu
KOMPLEXNÍ INTERAKCE RECEPTORU CAR
dukce
YP2B
výšení
xidativního
etabolismu
enobiotik
FENOBARBITAL (PB) ­ AGONISTA CAR:
otransformace:
zymy 1. fáze
zymy 2. fáze
REGULACE CAR STEROIDNÍMI HORMONY
REGULACE GR / PXR / CAR
REGULACE GR / PXR / CAR
aktivace nízkou vs. vysokou koncentrací ligandu
REGULACE GR / PXR / CAR
íce úrovní
egulace
REGULACE GR / PXR / CAR
Další faktory
modulují
aktivaci
transkripce
PPAR
Peroxisomal
proliferator-
activated
receptor
alpha)
Induktory:
mastné
kyseliny,
hypo-
lipidemika
(fibráty),
environ.
látky
(ftaláty)
LIGANDY PPAR
Di(2-ethylhexyl)ftalát (DEHP)
C O­ ­CH CH2­ ­ ­ ­ ­CH CH CH CH2 2 2 3
C O­ ­CH CH2­ ­ ­ ­ ­CH CH CH CH2 2 2 3
O CH2
CH2
CH3
CH3
O
DŮSLEDKY AKTIVACE PPAR
Nerovnoměrná
indukce CYP4A
(produkce H2O2)
a dalších enzymů
(např. CAT)
dependentních
na PPARalfa