•Enzymy 2. fáze biotransformace a antioxidační enzymy •ENZYMY METABOLISMU CIZORODÝCH LÁTEK • • EEnzymy 1. fáze biotransformace xenobiotik, steroidních hormonů a mastných kyselin – monooxygenázy (CYP, AKR, FMO), reduktázy (AKR, NQO), hydrolázy (esterázy, epoxidhydrolázy); další reakce: hydratace, isomerace. • E2. fáze biotransformace – transferázy (GST, UDPGT, SULF, acetylázy aj.); antioxidační enzymy (SOD, CAT, GPx, GR). E E3. fáze biotransformace (ABC transportéry) • • • • •ENZYMY 2. FÁZE BIOTRANSFORMACE: • E EGlutathion-S-transferázy (GST) • EUridindifosfoglukuronyltransferázy (UDPGT) • ESulfotransferázy (SULF) • EN-, O-acetyltransferázy (NAT, OAT) E EMethyltransferázy E EEnzymy syntézy kyseliny merkapturové • • E EAntioxidační enzymy - NQO, GST, GSPx, GR, CAT, SOD • •GLUTATHION-S-TRANSFERÁZY – •TYPICKÉ SCHÉMA KONJUGAČNÍ REAKCE Obr-21 •Reaktivní intermediát BaPDE (příklad elektrofilního substrátu) •Konjugát •KLASICKÁ KLASIFIKACE GST ENZYMŮ GST_isoenz •Funkční GST enzymy •jsou dimery •membránově vázaná GST •REGULACE GENOVÉ EXPRESE ISOENZYMŮ GST Obr-14 • •UDP-GLUKURONYLTRANSFERÁZY 2_faze_UDPGT Obr-19 •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 Obr-05 •SULFOTRANSFERÁZY • •sumární rovnice Obr-20 •ANTIOXIDAČNÍ OBRANNÉ SYSTÉMY • E E Nízkomolekulární antioxidanty (lipofilní a hydrofilní) • E Antioxidační enzymy (NQO, GST, GSPx, GR, CAT, SOD) • •REAKTIVNÍ FORMY KYSLÍKU (ROS) Obr-10 Obr-13 •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): E ESuperoxiddismutázy katalyzují dismutaci O2-. na H2O2 - Cu/Zn SOD (cytosol, jádro), Mn SOD (mitochondrie), CuSOD (primárně plasma) EKataláza katalyzuje dismutaci H2O2, redukuje methyl- a ethylhydroperoxidy; tetramerní hemoprotein (peroxisomy) EGlutathionperoxidáza katalyzuje redukci H2O2 a dalších hydroperoxidů (včetně lipidperoxidů); selenoprotein (výskyt primárně v cytosolu, také v mitochondriích) EGlutathion-S-transferázy redukují hydroperoxidy, výskyt v cytosolu, existuje také „mikrosomální“ GST v bun. membránách EGlutathionreduktáza katalyzuje redukci nízkomolekulárních disulfidů, hlavně oxidovaný glutathion („GSH cyklus“) ENADPH/chinonoxidoreduktázy (NQO) redukuje chinony na katecholy •ANTIOXIDAČNÍ OBRANNÉ SYSTÉMY •(NÍZKOMOLEKULÁRNÍ LÁTKY): • Evitamín E konvertuje O2-., .OH a lipidové peroxyradikály na méně reaktivní formy; zastavuje řetězové reakce lipidní peroxidace; lipidové membrány, extracelulární tekutiny Ebilirubin reaguje s ROO- , produkt hemoproteinu, výskyt v krvi i tkáních Eb-karoten zháší O2. , reakce s peroxyly; metabolický prekursor vitamínu A, výskyt v membránách Evitamín C přímo zháší O2. a .OH, přispívá k regeneraci vitamínu E, distribuce v extra- i intracelulárních tekutinách Ekyselina močová (oxidovaná purinová báze); zháší peroxylové radikály, O2. a .OH, zabraňuje oxidaci vit. C, váže transitní kovy; široká distribuce Eglutathion (GSH) substrát v reakcích GST a GSHPx, také přímo reaguje s organickými volnými radikály, O2. a .OH Edalší antioxidanty: cystein, glukóza aj. •lipidní •sloučeniny •sloučeniny •rozpustné •ve vodě •ANTIOXIDAČNÍ ENZYMY VS. ROS Obr-11 •GLUTATHION JAKO ANTIOXIDANT GSH GSH_antiox •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) Obr-25 •ABC TRANSPORTÉRY: MULTIDRUG RESISTANCE (MDR) SYSTEM multidrug •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 Obr-26