Biotransformace II: metabolismus cizorodých látek a regulace hladin biotransformačních enzymů
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)
0
1
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 Konjugát
(příklad elektrofilního
substrátu)
Regulace genové exprese isoenzymů GST
Dexametasone Factor
ß -naphthofl avone AhR ^ \ Cyp45G lAl5AnR
-908
-899
-722
-682
XRE
	HNF 1		HNF4	
				
ar k
■* Transcription
Inducible expression
Basal and liver specific induction
TCDD
(2,3,7, 8,-tetrachlorodibenzo-^-diosin)
Basal and inducible expression
Factor (s)
t-Butilhidroquinone
Role of glutathione S-transferase enzymes in toxicology, pharmacology and human disease, Oliveira-Bello 2010
UDP-Glukuronyltransferázy
H     OH H OH
Glucuronyl transferase
> substráty jsou nukleofilní xenobiotika / intermediáty (fenoly, alkoholy, aminy, karboxylové kyseliny)
Sulfotransferázy
elektrofilní konjugační agens 3'-fosfoadenosin-5'-fosfosulfát (PAPS) reaguje s fenolem aj. nukleofily
Adenine O    0 CL.
n     n r> ii©
CH„-0-P-0-P-0*S-0
I     I >'
OH   OH 0
OH°-f-OH O
3* Phospho-ADP
Sulfotransferázy
Sumární rovnice
OH
0 • S03H
+ PAPS + ADP
Sulphotransferase
ANTIOXIDACNI OBRANNE SYSTÉMY
o Antioxidační enzymy (NQO, G ST, GSPx, GR, CAT, SOD)
Antioxidační obranné systémy (enzymy)
Superoxiddismutázy katalyzují dismutaci 02-. na H202 - Cu/Zn SOD (cytosol, jádro), Mn SOD (mitochondrie), CuSOD (primárně plasma)
Kataláza katalyzuje dismutaci H202, redukuje methyl- a ethylhydroperoxidy; tetramerní hemoprotein (peroxisomy)
Glutathionperoxidáza katalyzuje redukci H202 a dalších hydroperoxide! (včetně lipidperoxidů); selenoprotein (výskyt primárně v cytosolu, také v mitochondriích)
Glutathion-S-transferázy redukují hydroperoxide 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 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
NÍV
Cys H O
<:iy
O
^ II i #
C -C — CK, — CH, — C—N— C—C —N— CH2 — C
0       1 1    1 1 O
II H   CH,     H U
I
SH
SH SH
2GSH
GSSG
NADP+ NADPH leukotrieny
i
N
3. Fáze biotransformace (ABC transportéry)
[ Phasen. Uptake
■i.i-   I.   Or. j.II j
1-1 ťr..C
wid. druE @-OH
Phiialll
[■port:
Trapifrroíu     f J
El
'ľ-rflUUiLTjl
m L m t-r im
Uin-Jrv.il
■■rénm
Phase 0 and phase III transport in various organs: Combined concept of phases in xenobiotic transport and metabolism, Döring 2014
3. Fáze biotransformace (ABC transportéry)
Nejvýznamnější zástupci ABC (ATP Binding Cassette) transportérů:
ABCC - transport aniontů včetně S-glutathionyl- a sulfátových konjugátů
MRP1 (ABCC1, mrp1 gen) trasnportuje přes membránu LTC4, D4, E4; komplexuje oxidovaný glutathion (GSSG)
ABCB - transport peptidů, transmembránový transport xenobiotik v játrech, placentální bariéře aj.
P-glykoprotein (P-gp = ABCB1, mdrl gen) odstraňuje Vinca alkaloidy (vincristine, vinblastine), anthracykliny (doxorubicin, daunorubicin), taxoly (paclitaxel)
Chemosensitizers: calcium channel blockers (verapamil), antagonists calmodulinu (chlorpromazine), steroidy (prog., kortisol, tamoxifen), xanthiny (pentoxyphiline)
ABCG2 (B P, breast cancer resistence protein) - velmi častá „overexprese" v karcinomu prsu;