Enzymy 2. fáze biotransformace
a antioxidační enzymy
ENZYMY METABOLISMU CIZORODÝCH LÁTEK
Enzymy 1. fáze biotransformace xenobiotik, steroidních
hormonů a mastných kyselin – monooxygenázy (CYP, AKR,
FMO), reduktázy (AKR, NQO), hydrolázy (esterázy,
epoxidhydrolázy); další reakce: hydratace, isomerace.
2. fáze biotransformace – transferázy (GST, UDPGT, SULF,
acetylázy aj.); antioxidační enzymy (SOD, CAT, GPx, GR).
3. fáze biotransformace (ABC transportéry)
ENZYMY 2. FÁZE BIOTRANSFORMACE:
Glutathion-S-transferázy (GST)
Uridindifosfoglukuronyltransferázy (UDPGT)
Sulfotransferázy (SULF)
N-, O-acetyltransferázy (NAT, OAT)
Methyltransferázy
Enzymy syntézy kyseliny merkapturové
Antioxidační enzymy - NQO, GST, GSPx, GR, CAT,
SOD
GLUTATHION-S-TRANSFERÁZY –
TYPICKÉ SCHÉMA KONJUGAČNÍ REAKCE
Reaktivní intermediát BaPDE
(příklad elektrofilního substrátu)
Konjugát
KLASICKÁ KLASIFIKACE GST ENZYMŮ
Funkční GST enzymy
jsou dimery
membránově vázaná GST
REGULACE GENOVÉ EXPRESE ISOENZYMŮ GST
UDP-GLUKURONYLTRANSFERÁZY
Konj. agens elektrofil
(kys. UDP-glukuronová)
substráty jsou nukleofilní
xenobiotika / intermediáty
(fenoly, alkoholy, aminy,
karboxylové kyseliny)
SEKVENČNÍ
PŘÍBUZNOST UGT
SULFOTRANSFERÁZY
elektrofilní konjugační agens 3’-fosfoadenosin-5’fosfosulfát
(PAPS) reaguje s fenolem aj. nukleofily
SULFOTRANSFERÁZY
sumární rovnice
ANTIOXIDAČNÍ OBRANNÉ SYSTÉMY
 Nízkomolekulární antioxidanty (lipofilní a hydrofilní)
 Antioxidační enzymy (NQO, GST, GSPx, GR, CAT, SOD)
REAKTIVNÍ FORMY KYSLÍKU (ROS)
Redukce nitrosloučenin
Superoxid
Peroxid
Hydroxylový
radikál
1) reaktivní formy kyslíku (ROS), NO aj. reaktivní formy dusíku;
2) reaktivní metabolity xenobiotik, membránových fosfolipidů aj.
REAKTIVNÍ FORMY KYSLÍKU (ROS) A DUSÍKU
(NOS) – příklad jejich generování po ozáření
Superoxid
Peroxid
Hydroxylový
radikál
ANTIOXIDAČNÍ OBRANNÉ SYSTÉMY
(ENZYMY):
Superoxiddismutázy katalyzují dismutaci O2
-. na H2O2 Cu/Zn
SOD (cytosol, jádro), Mn SOD (mitochondrie),
CuSOD (primárně plasma)
Kataláza katalyzuje dismutaci H2O2, redukuje methyl- a
ethylhydroperoxidy; tetramerní hemoprotein (peroxisomy)
Glutathionperoxidáza katalyzuje redukci H2O2 a dalších
hydroperoxidů (včetně lipidperoxidů); selenoprotein
(výskyt primárně v cytosolu, také v mitochondriích)
Glutathion-S-transferázy redukují hydroperoxidy, výskyt
v cytosolu, existuje také „mikrosomální“ GST v bun.
membránách
Glutathionreduktáza katalyzuje redukci
nízkomolekulárních disulfidů, hlavně oxidovaný glutathion
(„GSH cyklus“)
NADPH/chinonoxidoreduktázy (NQO) redukuje chinony na
katecholy
ANTIOXIDAČNÍ OBRANNÉ SYSTÉMY
(NÍZKOMOLEKULÁRNÍ LÁTKY):
vitamín E konvertuje O2
-., .OH a lipidové peroxyradikály na
méně reaktivní formy; zastavuje řetězové reakce lipidní
peroxidace; lipidové membrány, extracelulární tekutiny
bilirubin reaguje s ROO- , produkt hemoproteinu, výskyt v krvi
i tkáních
-karoten zháší O2
. , reakce s peroxyly; metabolický prekursor
vitamínu A, výskyt v membránách
vitamín C přímo zháší O2
. a .OH, přispívá k regeneraci vitamínu
E, distribuce v extra- i intracelulárních tekutinách
kyselina močová (oxidovaná purinová báze); zháší peroxylové
radikály, O2
. a .OH, zabraňuje oxidaci vit. C, váže transitní
kovy; široká distribuce
glutathion (GSH) substrát v reakcích GST a GSHPx, také přímo
reaguje s organickými volnými radikály, O2
. a .OH
další antioxidanty: cystein, glukóza aj.
lipidní
sloučeniny
sloučeniny
rozpustné
ve vodě
ANTIOXIDAČNÍ ENZYMY VS. ROS
GLUTATHION JAKO ANTIOXIDANT
Funkce GSH:
- redukce disulfidických můstků
- přímá reakce s ROS a kyslík.
metabolity (lipid. peroxidy...)
- kofaktor glutathionperoxidáz
(Se-dependentních GPx, GST)
Další funkce:
- kofaktor konjugačních reakcí
katalyzovaných GST,
např. s fenoly
- účast v biosyntéze leukotrienů
Redukce GSSG na GSH
pomocí GR
3. FÁZE BIOTRANSFORMACE
3. FÁZE BIOTRANSFORMACE
(ABC TRANSPORTÉRY)
ABC TRANSPORTÉRY: MULTIDRUG
RESISTANCE (MDR) SYSTEM
Transport
lipidů,
xenobiotik
aj. látek
vně buněčné
membrány
3. FÁZE BIOTRANSFORMACE
(ABC TRANSPORTÉRY)
Nejvýznamnější zástupci ABC (ATP Binding Cassette) transportérů:
1. ABCC – transport aniontů včetně S-glutathionyl- a sulfátových konjugátů
MRP1 (ABCC1, mrp1 gen) trasnportuje přes membránu LTC4, D4, E4;
komplexuje oxidovaný glutathion (GSSG)
2. ABCB – transport peptidů, transmembránový transport xenobiotik v játrech,
placentální bariéře aj.
P-glykoprotein (P-gp = ABCB1, mdr1 gen) odstraňuje Vinca alkaloidy
(vincristine, vinblastine), anthracykliny (doxorubicin, daunorubicin), taxoly
(paclitaxel)
Chemosensitizers: calcium channel blockers (verapamil), antagonisté calmodulinu
(chlorpromazine), steroidy (prog., kortisol, tamoxifen), xanthiny
(pentoxyphiline)
3. ABCG2 (BCRP, breast cancer resistence protein) – velmi častá „overexprese“
v karcinomu prsu
3. FÁZE BIOTRANSFORMACE:
KOMPLEXNÍ REGULACE GENOVÉ EXPRESE