<<
>>

ФЕРМЕНТЫ, КАТАЛИЗИРУЮЩИЕ РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ ЛЕКАРСТВ С АМИНОКИСЛОТАМИ И ПЕПТИДАМИ

Ароматические и некоторые алифатические карбоновые кислоты конъюгируют в организме животных с различными аминокислотами. Наиболее часто вступает в пептидную конъюгацию глицин. Продукты такой реакции называются гиппуро- выми кислотами. Образование гиппуровых кислот происходит в несколько стадий:

R—СООН + АТФ — R—СО—АМФ + Н4Р207)

R—СО—АМФ + КоА—SH — R—СО—S—КоА + АМФ,

R—СО—S—КоА + NH2CH2COOH -*

— R—CONHCH2CH2COOH + КоА—SH.

На первых стадиях участвуют АТФ и КоА, активирующие субстрат (R—СООН).

Эти процессы катализируют ацилсинте- татаза и ацилтиокиназа соответственно. Затем активированный субстрат взаимодействует с глицином. Ферментом, участвующим в этой реакции, является ацил-КоА-глицин N-ацилтрансфе- раза.

Таким образом, образование гиппуровой кислоты напоминает синтез эфиров в том отношении, что происходит активация карбоновой кислоты в форме соответствующего ацил-КоА, который является непосредственным ацилирующим агентом в реакции, катализируемой ацил-КоА-трансферазой.

Сравнивая реакции ацетилирования, представленные в разделе 8.4.4 и образования гиппуровых конъюгатов можно отметить, на первый взгляд, их идентичность. Это объясняется, прежде всего, участием в этом процессе ацил-КоА. Тем не менее, существует одна существенная разница, определяющая обе реакции как различные. В первом случае, ароматические амины ацетилируются непосредственно ацил-КоА:

CH3CO—S—КоА + RNH2 — RNHCOCH3 + КоА—SH.

Во втором случае, КоА взаимодействует с чужеродными карбоновыми кислотами, образуя арил-КоА, который затем соединяется с глицином, образуя гиппуровую кислоту:

КоА—SH + RCOOH — RCO—S—КоА + Н20;

арилкоэнзим-А

RCO—S—КоА + H2NCH2COOH - RCONHCH2COOH + КоА—SH.

гиппуровая кислота

В силу того, что первоначально из мочи лошади был выделен Либихом конъюгат N-бензоилглицин, он получил название гиппуровой кислоты.

Конъюгация ксенобиотиков с глицином осуществляется в митохондриях и цитозоле клеток печени и особенно интенсивно в почках. В некоторых патологических ситуациях аналогичная реакция отмечена для желчных кислот [396]. Количество химических веществ, вовлекающихся в глициновую конъюгацию — незначительное, так как ограничено определенным классом соединений: ароматические, гетероароматические, арилуксусные, арилоксиуксусные кислоты и производные коричной кислоты. Даже в таком случае помехой на пути образования гиппуровых кислот в реакциях синтеза являются заместители в ароматических или гетероциклических кольцах ксенобиотиков. Так, в молекуле бензойной кислоты заместители во втором положении оказывают значительно большее влияние на формирование соответствующих конъюгатов, чем в положениях 3 и 4. В то же время для арилуксусных кислот заместители у углеродного атома, сопряженного с карбонильной группой и во втором положении фенила являются определяющими в их субстратной специфичности [397].

Конъюгация глицина с ксенобиотиками отмечена в организме млекопитающих, птиц, земноводных, пресмыкающихся и насекомых. Когда у животных организмов отсутствует ацил-КоА-глицин

N-ацилтрансфераза, для них характерна пептидная конъюгация с участием аргинина, орнитина и глутамина [203, 235]. Индол- 3-уксусная кислота тоже образует глутаминовый конъюгат в организме человека и некоторых приматов. Кроме того считают [74], что у людей, крыс, кроликов и цыплят пара-аминосали- циловая кислота конъюгирует с глутамином. Ароматические, гетероциклические и арилуксусные кислоты в организме птиц и рептилий образуют конъюгаты с участием орнитина.

При этом такая возможность достигается за счет способности азо- тов, во втором и пятом положениях орнитина, акцептировать ацильную группировку [396, 397].

Намного реже в живых организмах встречаются конъюгаты ксенобиотиков с дипептидами. Производные хиной и кинурино- вой кислот формируют конъюгаты с глицилглицином и глицил- таурином в организме кошек, а 3-феноксибензойная кислота — с глицилвалином в организме уток [396].

Многие ксенобиотики выводятся из организма экспериментальных животных и человека в виде меркаптуровых кислот. Они образуются в результате взаимодействия лекарств с глутатионом. Структура глутатиона (GSH), широко распространенного в биологических системах трипептида (у-Ь-глутамил-Ь- цистеинглицин), была установлена в 1929 г. Гопкинсом. Хотя GSH после его открытия приписывалось множество биохимических функций, известно относительно немного процессов, в которых он выступает в роли кофермента. К числу наиболее хорошо изученных относится глиоксилазная реакция.

Наиболее важной метаболической функцией GSH является поддержание сульфгидрильных цистеиновых групп в белках в восстановленном состоянии благодаря следующим реакциям:

RSSR' + GSH — RSSG + R'SH,

RSSG + GSH — RSH + GSSG,

GSSG + НАДФН - 2GSH + НАДФ.

Первая из реакций — химическая, т. е. имеет спонтанный характер, а две остальные — ферментативные.

Глутатионовая конъюгация основана на реакционной способности GSH взаимодействовать с ксенобиотиками, которые содержат электрофильные углеродные атомы, в следующих процессах:

(8.36)

(8.37)

(8.38)

(8.39)

(8.40)

I--- 1-- 1

О OHO +[GSN02] (8.41)

o2n no2 I

gssg + hno2

Катализирует реакции глутатион-Б-трансфераза. Фермент устраняет галогены (8.36), (8.37). Аналогично происходит замещение лабильных нитрогрупп или сульфатов. Субстратами для глутатион-Б-трансферазы служат ареновые окислы, алифатические эпоксиды (8.38) или вещества с ненасыщенными связями (8.39). В реакциях с тиоцианатами (8.40) GSH выступает в качестве соединения, атакующего электрофильную серу. Фермент в некоторых случаях выполняет роль «нитратэфирной редуктазы» (8.41). Здесь GSH взаимодействует с электрофильным азотом. Кроме того, глутатион-Б-трансфераза катализирует классическую нуклеофильную реакцию, в результате которой из я-нитрофенилацетата образуется соответствующий тиоэфир (4.42). Впоследствие тиоэфир претерпевает ряд превращений. От него отщепляется у-глутаминовая кислота, а затем глициновый остаток. Оставшийся тиоэфир цистеина ацетилируется КоА с образованием меркаптуровой кислоты, экскретирую- щейся с мочой.

По мере образования и выделения меркаптуровой кислоты при действии различных ксенобиотиков в тканях происходит быстрое снижение содержания GSH. Например, концентрация GSH в печени мышей падает при введении им доксорубицина и ацетаминофена [398]. Все эти данные послужили основанием для использования синтетического GSH для защиты от повреждений. В частности, глутатион оказывал защитный эффект при воздействии бромбензола и парацетамола и оксидов азота [399]. Он значительно ослаблял мутагенную активность 2,3-дибромпропана и 2,3-дибромпропионовой кислоты и уменьшал канцерогенное действие полициклических углеводородов.

Скорость образования глутатионовых конъюгатов определяется активностью глутатион-Б-трансферазы и зависит от уровня GSH в организме. Фермент локализован в эндоплазматической сети и цитозоле различных органов и тканей [396] и обладает низкой специфичностью. Природа субстрата, к которому фермент проявляет наибольшую активность, легла в основу его начальных названий: глутатион-Б-алкилтрансфераза, глутатион-Б-эпоксидтранфераза, глутатион-Б-арилтрансфераза [84]. Однако такая классификация не в полной мере отражает свойства ферментов и впоследствие была заменена новой [400].

По идентичности аминокислотного состава у млекопитающих выделяют 6 классов глутатион-Б-трансферазы (GST): а, р, к, 0, я, а. В организме человека в основном экспрессируются GST классов ц (GSTM), 0 (GSTT) и я (GSTP). Наибольшее значение из перечисленных изоформ в метаболизме ксенобиотиков имеют GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 и GSTM5. Ген GSTM локализован в 1 хромосоме, локусе 1 р 13.3. Экспрессируется GSTM1 в печени, почках, надпочечниках, желудке. Незначительная экспрессия отмечена в скелетных мышцах, миокарде и совсем она отсутствует в плодной печени, фибробластах, эритроцитах, лимфоцитах и тромбоцитах. В то же время GSTM2 («мышечная»), подвержена экспрессии аналогично GSTM1, но обнаруживается и в мышцах, а «мозговая» (GSTM3), кроме того — ив нервной ткани.

Важная роль в инактивации канцерогенов принадлежит GSTM1. Косвенным подтверждением этого является достоверное увеличение частоты злокачественных заболеваний среди носителей нулевых аллелей гена GSTM1, у которых отсутствует экспрессия этого фермента [401]. На основании полученных данных был сделан вывод о невозможности организмов носителей нулевых аллелей GSTM1 инактивировать электрофильные вещества. Расспространенность нулевой аллели среди европейцев составляет 40—45 %, а у негроидной рассы — 60 % [402].

Идентифицировано две аллели GSTM1 (GSTM1*A и GSTM1*B), которые различаются друг от друга наличием в 172 положении молекулы, соответственно, остатков аспарагина и лизина. Оба фермента обладают идентичной активностью [403].

Субстратами GSTT1 являются такие незначительные по молекулярной массе органические вещества, как дихлорметан и окись этилена. Что касается GSTP1, то он экспрессируется в печени и тканях гематоэнцефалического барьера и участвует в инактивации пестицидов и гербицидов используемых в сельском хозяйстве. Его ген локализован в 11 хромосоме, локусе 11 q 13. Для фермента характерен генетический полиморфизм. В отличие от GSTP1*A, у носителей мутаций гена GSTP1*B (Неї04Val) и GSTP1*C (Не 104Val, Ala 113Val) активность фермента повышена.

У пациентов, носителей аллелей GSTP1*B/C под действием пестицидов и гербицидов в 3—4 раза чаще возникает болезнь Паркинсона [396]. Авторы предполагают, что механизм этого явления заключается в более интенсивном синтезе соответствующих конъюгатов в структурах гематоэнцефалического барьера с образованием нейротоксичных продуктов реакции. Интересные данные были получены при изучении [404] чувствительности к ацетаминофену трансгенных линий мышей. Оказалось, что применение этого вещества не только не вызывает более выраженного гепатотоксичного эффекта, но и по сравнению с контрольными мышами выраженность поражения печени оказывалась меньшей. Исходя из общего представления о роли GSTP в общем процессе метаболизма ксенобиотиков этот факт трудно объясним.

8.4.6.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004

Еще по теме ФЕРМЕНТЫ, КАТАЛИЗИРУЮЩИЕ РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ ЛЕКАРСТВ С АМИНОКИСЛОТАМИ И ПЕПТИДАМИ:

  1. АЛЬТЕРНАТИВНОСТЬ ПУТЕЙ РЕАКЦИЙ КОНЪЮГАЦИИ ЛЕКАРСТВ В КЛЕТКЕ
  2. НЕКОТОРЫЕ РЕАКЦИИ ГИДРОЛИТИЧЕСКОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВ, КАТАЛИЗИРУЕМЫЕ ФЕРМЕНТАМИ НЕУСТАНОВЛЕННОЙ ПРИРОДЫ
  3. Глава 4. АМИНОКИСЛОТЫ, ПЕПТИДЫ, БЕЛКИ
  4. ФЕРМЕНТЫ, КАТАЛИЗИРУЮЩИЕ СООКИСЛЕНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
  5. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ CYP450, КАТАЛИЗИРУЮЩИХ ОКИСЛЕНИЕ ЛЕКАРСТВ
  6. ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗОФОРМ ЦИТОХРОМА Р450, КАТАЛИЗИРУЮЩИХ МЕТАБОЛИЗМ ЛЕКАРСТВ
  7. СОПРЯЖЕННОСТЬ РЕАКЦИЙ ГЛЮКУРОНИРОВАНИЯ ЛЕКАРСТВ С ДРУГИМИ ПРОЦЕССАМИ БИОТРАНСФОРМАЦИИ
  8. КОНЪЮГАЦИЯ
  9. Пептиды
  10. Мозкові пептиди
  11. Как действуют пептиды
  12. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ CYP450, КАТАЛИЗИРУЮЩИХ ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ ЭНДОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
  13. Биосинтез аминокислот
  14. НАРУШЕНИЯ В МЕТАБОЛИЗМЕ АМИНОКИСЛОТ
  15. Когда применяются пептиды?
  16. Классификация и строение аминокислот