20 Sistemi enzimatici citocromo P450 dipendenti

MITOCONDRIALE

(soprattutto a livello della ghiandola surrenale)

Responsabile dell'idrossilazione di derivati steroidei

se R = farmaco o xenobiotico detossificazione attivazione

=> /

sistema di monossigenasi citocromo P -dipendente perchè alcuni farmaci

450 in seguito al

MICROSOMIALE metabolismo

(soprattutto a livello epatico) vengono attivati.

Principali reazioni catalizzate

dai sistemi monoossigenasici

citocromo P -dipendenti

450

(enzimi CYP)

In tutti i casi la reazione richiede O e NADPH e

2

risulta nell‛inserimento di un atomo di O nel substrato

e nell‛eliminazione dell‛altro atomo di O come H O

2

NB: Altamente specifici per il substrato che vanno ad idrossilare

Indipendentemente dal tipo di reazione, lo schema è sempre lo stesso

Eliminano un gruppo alchilico,

reazione che può avvenire tramite

formazione di un intermedio idrossilato

Meccanismo d‛azione delle monoossigenasi citocromo P -dipendenti

450

Sistema di trasporto degli e- del citocromo P450

Problema: il Fe eme del

gruppo prostetico può

accettare 1 e- alla volta,

mentre il NADPH trasporta

2e-. È necessaria quindi una

proteina che prenda 2e- dal

NADPH e ne ceda 1 al

citocromo P450. Questa

funzione è svolta da una

flavoproteina NADPH-

dipendente contenente FAD

o FMN, molecole che

trasportano 1e- alla volta.

Classicamente questi sistemi enzimatici sono formati da 2 componenti:

CITOCROMO P450 gruppo eme

1. = cromo-proteina che contiene un => Fe che deve passare dallo stato 2+ a

3+ (nell'emoglobina deve smor restare Fe2+!). Questa componente lega il substato che si deve ridurre = O2

molecolare.

CITOCROMO P450 REDUTTASI gruppi prostetici

2. = flavoproteina che contiene 2 (flavinici): FAD e FMN.

Questa componente lega uno dei 2 substrati che si deve legare, in particolare il NADPH e lo ox a NADP+.

A livello della citP450 reduttasi il NADPH viene ox a NADP+ liberando 2e-, ceduti al FAD (associato saldamente

all'enzima), che si riduce quindi a FADH2. Questo si riox cedendo e- all'FMN. FMNH2 si riox cosí cedendo un e-

alla volta al Fe eme del citocromo P450: gli e- vengono ceduti all'O2 molecolare in modo che un O venga legato al

substrato e l'altro O si leghi a 2 H+ per formare una molecola di H2O.

Quindi il citocromo P450 è l'elemento terminale.

⇕

Una coppia di e- è trasferita dal NADPH al FAD e poi all'FMN della citocromo P450 reduttasi; da quest'ultimo poi

passano al Fe2+ del gruppo eme del citocromo P450, ed infine ad un atomo di O per formare H2O. L'altro atomo

di O è trasferito sul substrato (R-H) che viene trasformato in prodotto idrossilato (R-OH).

Meccanismo dell‛inserimento dell‛ossigeno in un substrato da parte del citocromo P ,

450

componente finale della citocromo P monoossigenasi

450

Si forma un intermedio radicalico a causa del meccanismo con cui avviene questa ox del substato e red dell'O2

La reazione prevede:

- l‛iniziale legame del

substrato R-H al citocromo

P ;

450

- l‛inserimento di un elettrone,

N = azoti dei 4 anelli pirrolici dell'eme. ceduto dall‛FMNH della

All'interno si trova Fe3+, che lega H2O in 2

citocromo P reduttasi,

assenza di O2 –> dei suoi 6 legami, 4 sono 450

sull‛atomo di Fe del gruppo

3+

con N, 1 con il residuo di Cys del sito

catalitico dell'enzima e 1 con H2O. eme che viene ridotto a

• Quando si avvicina il substrato, il Fe Fe ;

2+

perde il leg con H2O e FMN cede un e- - il legame di una molecola di

(perchè, a differenza di NADH e NADPH, O al Fe ;

2+

FAD e FMN possono esistere in forma 2

- la cessione di un secondo

stabile anche nella forma semi- elettrone dall‛FMNH della

chinonica, legando un solo e- e un solo citocromo P reduttasi così

H+). Questo e- viene preso dal Fe che 450

diventa Fe2+, in modo che sia in grado da generare O radicalico;

2

di legare O2. - l‛entrata di due protoni che

• FMN cede cosí un altro e- e si viene a riducono un atomo dell‛O 2

formare una specie radicalica. radicalico ad H O;

2

- l‛inserimento del secondo

atomo di O nel substrato

con formazione del prodotto

R-OH.

La formazione di una specie radicalica implica che

se questi sistemi monossigenasici vengono

superattivati, aumentano le quantità di ROS =>

aumenta lo stress ossidativo

Caratteristiche comuni a tutti i sistemi enzimatici citocromo P -dipendente

450

NB: A qst sistema appartiene infatti anche il sistema

MEOS, responsabile del metabolismo dell'etanolo, che

non è il sistema normalmente usato, ma viene indotto Le monoossigenasi

nel momento in cui aumenta la quantità di etanolo. citocromo P -dipendenti

Essendo associato al citocromo P450, aumentano le 450

specie radicaliche che danneggiano il fegato. - contengono tutte citocromo P , richiedono O e

450 2

NADPH che ossidano a NADP , riducono un atomo

+

di ossigeno ad H O, e ossidano il substrato

2

introducendovi un atomo di ossigeno come gruppo

OH

- possiedono tutte una subunità con attività

reduttasica contenente FAD e FMN che utilizza

NADPH (e non il NAD) come substrato

- sono tutti legati alla porzione lipidica delle

membrane, probabilmente tramite la

fosfatidilcolina; alcune localizzano sulla membrana

del reticolo endoplasmatico liscio (enzimi

microsomiali), altri nella membrana mitocondriale

interna

- tutte generano una specie radicalica reattiva

come intermedio di reazione

Il MEOS è un sistema inducibile da parte dell'etanolo;

in altre parole questo complesso enzimatico diventa - sono tutti inducibili dai loro substrati

mano a mano più potente quanto maggiore è => aumentando il substrato, aumenta la trascrizione genica

l'assunzione di alcol. Infatti, l'ipertrofia del reticolo dei geni che codificano per queste proteine, aumentando la

endoplasmico liscio negli epatociti è uno dei primi possibilità di formazione di ROS e quindi di stress ossidativo,

cambiamenti morfologici che hanno luogo negli con tutte le conseguenze.

alcolisti.