Czym są enzymy cytochromu P450 (CYP)?

enzymy cytochromu P450 (CYP) są nadrodziną białek biorącą udział w syntezie i metabolizmie leków, toksyn i normalnych składników komórkowych.

Image Credit: yavyav /

rodzina enzymów CYP została zidentyfikowana u wielu organizmów, w tym zwierząt, roślin, bakterii, a nawet u kilku wirusów., Nazwa „cytochrom P450” pochodzi od kilku cech; są one związane z błoną komórkową (cyto) i zawierają pigment hemu (chrom i P).

po związaniu z tlenkiem węgla białka te wytwarzają widmo o długości fali około 450 nm.

jak działają enzymy CYP?

istnieje siedem etapów cyklu katalitycznego CYP:

• po pierwsze, substrat wiąże się z enzymem CYP, indukując zmianę konformacyjną i zmianę stanu spinu żelaza hemu.
• drugi etap to początkowa reakcja redukcji grupy hemu (Fe3+)., NAD (P)H przenosi elektron do hemu za pośrednictwem łańcucha przenoszenia elektronów, tworząc Fe2+.
• następnie tlen wiąże się z grupą Fe2 + hem, tworząc Fe2+O2, który ostatecznie staje się Fe3 + O2; bardziej stabilną cząsteczką.
• czwarty etap to druga reakcja redukcji, która tworzy Fe3+O22 -.
• O22-reaguje następnie z dwoma protonami, zrywając wiązanie między dwiema cząsteczkami tlenu i tworząc (FeO)3+.
• związany z hemem atom tlenu jest następnie przenoszony na podłoże.
• na koniec produkt jest uwalniany z enzymu i wraca początkowy stan enzymatyczny.,

enzymy CYP u ludzi

u ludzi enzymy CYP znajdują się głównie w retikulum endoplazmatycznym i mitochondriach komórek wątroby. Te białka związane z błoną biorą udział w metabolizmie wielu szkodliwych substratów, takich jak leki i toksyny.

enzymy CYP są również ważne w syntezie wielu korzystnych substratów, takich jak hormony steroidowe (takie jak estrogen i testosteron), kwasy tłuszczowe i sterole (takie jak cholesterol i kwasy żółciowe).

dotychczas w ludzkim genomie zidentyfikowano 57 różnych genów CYP w 18 rodzinach białek., Niektóre z tych enzymów mają bardzo specyficzne cele, takie jak aromataza, która celuje tylko w androgeny, aby przekształcić je w estrogeny. Jednak niektóre geny CYP mają szeroki zakres funkcji.

enzymy CYP w metabolizmie leków

jedną z najczęściej badanych ról enzymów CYP jest ich udział w metabolizmie leków. Białka te kontrolują szybkość, z jaką leki są rozkładane, i długość czasu, w którym leki są obecne w organizmie.

nadaktywny enzym CYP sprawi, że lek będzie nieskuteczny, a pacjent nie odczuje żadnych korzyści z przyjmowania leku., Jeśli jednak enzymy te nie są wystarczająco aktywne, lek może pozostać w organizmie przez dłuższy czas, prowadząc do toksyczności.

spośród wszystkich różnych białek CYP, które są obecne w organizmie człowieka, sześć z nich bierze udział w metabolizmie 90% leków. Białka te to CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6, CYP3A4 i CYP3A5.Najważniejsze z nich to CYP3A4 i CYP2D6.

zmiany genetyczne wpływające na aktywność enzymu CYP450

zmienność genetyczna w obrębie tych enzymów znacznie wpływa na szybkość rozkładania leków., Niektóre leki mogą również hamować lub aktywować enzym, a nawet powodować szkodliwe interakcje między lekami i działania niepożądane.

na przykład około 1 na 15 osób może mieć nadmierną reakcję na beta-blokery ze względu na zmienność genetyczną.

czynniki Pozageologiczne wpływające na aktywność enzymu CYP450

oprócz zmienności genetycznej, inne czynniki mogą wpływać na działanie tych enzymów. Dieta jest jednym z przykładów., Sok grejpfrutowy zawiera cząsteczkę o nazwie flawanol, który ma działanie hamujące na enzym CYP i może spowolnić metabolizm leków, prowadząc do silniejszych efektów leków.

inne pokarmy, które aktywują enzymy CYP, to m.in. potrawy z grilla węglowego i warzywa krzyżowe (np. brokuły).

dodatkowym, nie dietetycznym czynnikiem wpływającym na funkcje tych enzymów jest palenie tytoniu. Palenie aktywuje CYP1A2, zwiększając szybkość metabolizmu leków.,

enzymy CYP i medycyna spersonalizowana

w obszarze medycyny spersonalizowanej prowadzone są szeroko zakrojone badania z wykorzystaniem enzymów CYP. Dzięki analizie zmienności genu CYP450 można przepisać skuteczną dawkę leku, zwiększając prawdopodobieństwo skutecznego leczenia.

przykładem genu, który został zbadany jako możliwy cel dla leków spersonalizowanych jest gen CYP2C9, który bierze udział w metabolizmie warfaryny.

produkt białkowy tego genu kontroluje ilość warfaryny, która jest wymagana przez każdego pacjenta., Dlatego sugerowano, że identyfikując specyficzny wariant genu, który posiada pacjent, można podejmować świadome decyzje dotyczące dawkowania. Może to zapobiec możliwości krwawienia wewnętrznego, częstym i potencjalnie niebezpiecznym efektem ubocznym warfaryny.

Czytaj dalej

• Cała zawartość metabolizmu
• czym jest anabolizm?
• czym jest metabolizm?,
• Nauka o metabolizmie
• klucz metabolizmu biochemikalia

Citations