<<
>>

МОДИФИКАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ CYP450 КСЕНОБИОТИКАМИ

В некоторых случаях возможность биоактивации CYP450 субстратов, приводящая к образованию реакционноспособных метаболитов инициирует их присоединение к гемопротеину, а отсюда и их модификации.

Это в свою очередь приводит к тому, что такие ферменты становятся аутоантигенами (табл. 10.11).

Модификация молекулы CYP450 ксенобиотиками осуществляется двумя различными механизмами:

1. Алкилированием простетического порфирина соответствующими субстратами.

2. Образованием лигандных комплексов CYP450 с реакционноспособными метаболитами.

Оба механизма являются частным случаем процессов гидро- ксилирования субстратов, приводящих к образованию реакционноспособных метаболитов.

С химической точки зрения присоединение насыщенного углеводорода к алкену, приводящее к насыщенному углеводороду большей молекулярной массы, носит название алкилирования. Аналогичный процесс характерен и для олефинов, являющихся субстратами CYP450. Алкилирование порфирина CYP450 олефинами рассматривается как частный вариант асинхронного механизма гидроксилирования субстратов этими гемопротеинами [483]. Их механизм может быть охарактеризован следующими положениями: во-первых, в результате окисления ферментом л-связи олефина образуется реакционноспособный

метаболит. Во-вторых, этот метаболит взаимодействует с азотом порфирина (реакция алкилирования) и образует соответствующий аддукт. В-третьих, реакция алкилирования гема сопровождается инактивацией CYP450.

Механизм алкилирования гема ненасыщенными углеводородами и его связь с окислением (эпоксидированием) ксенобиотиков понятны далеко не полностью. Структуры аддуктов олефин- ного или ацетиленового гема формально отражают реакции взаимодействия эпокиси или других метаболитов с азотом гема. Метаболическое окисление этилена, например, приводит к образованию Ы-(2-оксиэтил)-протопорфирина IX, который может быть получен при нуклеофильной атаке этиленэпоксида азота гема (рис.

10.7).

Анализ возможных механизмов алкилирования гема (рис. 10.7), проведенный рядом авторов [484] свидетельствует о том, что путь 1 не может быть реализован, и соответствующий аддукт не может быть получен. Об этом свидетельствует и косвенный факт [483], указывающий на то, что эпоксиды олефинов не инактивируют CYP450, а скорее даже защищают его от такого действия. Кроме того, кислород и азот гема в аддукте

располагаются по одну сторону двойной связи, а не с противоположной, что противоречит правилу взаимодействия нуклеофила с эпоксидами. Однако, источником кислорода, включенного в N-алкильную группу, является 02, который превращается в активную форму ферментативным путем. По-видимому, алкилирование гема, катализируется CYP450 и осуществляется в результате внедрения активной формы кислорода в я-связь, а не происходит на стадии, последующей после образования эпоксида. Очевидно процесс алкилирования гема включает образование реакционноспособного метаболита, который в одном случае взаимодействует с азотом гема (путь 2), а в другом — циклизуется до соответствующего эпоксида (путь /). Об этом свидетельствует и тот факт, что алкилирование гема тракс-1-[2Н]-1-октеном, так же как и эпоксидирование олефинов, сопровождается сохранением их конфигурации.

Имеются предположения о том, что таким промежуточным соединением может быть ациклический радикал или соответствующий карбкатион [483].

Аналогично олефинам алкилирование гема в процессе собственного окисления осуществляют и 4-алкилдигидропирими- дины. Это явление характерно не только для CYP450 микросом печени [485], но и для феррохелатазы митохондрий — фермента, внедряющего железо в протопорфирин IX [486]. Отмечено [487, 488] также алкилирование гема в реакциях окисления гидразинов, катализируемых каталазой, гемоглобином и метге- моглобином.

В данном случае вначале алкилируется атом железа, а затем азот порфиринового железа (рис. 10.8).

Наличие в молекуле гема четырех пиррольных колец поставило задачу перед исследователями установить, какой из их азотов наиболее реакционноспособный. Оказалось, что олефины и ацетилены исключительно алкилирут соответственно азо- ты пиррольных колец D и А [489]. Дигидропиридины имеют более широкий диапазон и вступают в реакции с азотами колец А, С и D [490].

Представленные данные послужили основой для создания предполагаемой топологической модели активного центра цитохрома CYP450 инактивированного олефинами и ацетиленами (рис. 10.9). В нем основная часть углеводородной цепи связана с липофильным участком над кольцом С.

Каталитическое действие фермента осуществляется в открытой части, которая располагается над железом и азотами пиррольных колец А и D. В этом случае углерод, взаимодействующий с активным кислородом в момент катализа должен располагаться также над железом.

Производные метилендиоксифенила составляют группу веществ, образующих лигандные комплексы с CYP450. Как и в случае реакций алкилирования гемопротеина, образование лигандных комплексов также сопряжено с возникновением в каталитическом акте реакционноспособных метаболитов. На примере метилендиоксифенила (сафрол) было показано, что такими интермедиатами могут быть карба- нионы и радикалы, образующиеся в результате гомолити- ческих реакций или ионы бензодиоксолиума [491].

Наибольшую поддержку получили данные [492] о том, инактивированного олефинами [483]

что реакционноспособным метаболитом, дающим впоследствии лигандный комплекс с CYP450, является карбен. Он образуется в результате дегидратации оксисафрола. В настоящее время осуществлен синтез и дана характеристика такого лигандного комплекса [493]. В целом комплекс довольно устойчив и достигается это за счет наличия связей: одной (Fe-карбен) и другой между Fe2+ и углеродом карбена. Если железо находится в окисленном состоянии (Fe^), вторая связь не образуется и комплекс становится менее устойчивым. В этих условиях различные липофильные ксенобиотики (субстраты I типа) замещают карбен в лигандном комплексе CYP450.

Некоторые ксенобиотики не окисляются CYP450, но в анаэробных условиях образуют устойчивые лигандные комплексы с гемопротеином. Например, галотан после дегалогенирования превращается в соответствующий карбен, который взаимодействует с цитохромом CYP450 [494]:

—Cl; Br Р450 ,.

CF3CHClBr ---- :—- [CF3HC:] CF3HC = Fe2+.

+2е~

Лигандные комплексы гемопротеина и метаболитов ксенобиотиков могут также образовываться в реакциях десульфирования, т. е. замены серы на кислород в тиокарбонильных (=C=S) и тиофосфонильных (=P=S) соединениях. По аналогии с карбеном (RC:) радикал RS: называют сульфеном.

Химические реакции с участием карбенов и сульфенов различны (рис. 10.10).

Среди особенностей лигандных комплексов следует выделить еще одну характеризующую их физические свойства. Она заключается в том, что все гидрофильные я-акцепторные лиганды (карбены, SnX2 и FeX2, СО) при взаимодействии с CYP450 образуют комплекс с максимумами поглощения при 455 и 427 нм. Все эти вещества получили название субстратов III типа [92]. Предполагается, что пик поглощения при 427 нм отражает сочетание взаимодействий я-акцепторных и гидрофобных

\
/
P-450

Рис. 10.10. Возможные структуры лигандных комплексов CYP450

лигандов, а 455 нм — только связь лиганд-металл. Если лиганд- ные комплексы нестабильные, то они не дают пик при 455 нм.

Образование S-комплексов CYP450 (рис. 10.10) приводит к полной потере монооксигеназной активности. Объясняется это возникающими процессами аутоокисления гемопротеина, сопровождающееся усилением перекисного окисления липидов с последующим разрушением CYP450 и мембран эндоплазматического ретикулума.

Отметим существование еще одного способа инактивации CYP450 в гидроксилазных реакциях. На стадиях распада окси- и пероксикомплексов гемопротеина образуются активные формы кислорода (02; Н202), оказывающие повреждающее действие на CYP450 [495].

Ксенобиотики могут служить прегаптенами и превращаться в гаптены (реакционноспособные метаболиты) в процессе биотрансформации. После соединения гаптена с белком (ферментом) и последующим лизисом этого белка на полипептидные цепочки, содержащие гаптен, в распознавании комплекса гаптен- полипептид, как правило, доминирует специфичность гаптена. Следовательно, иммунный ответ формируется на гаптен, независимо от структуры белка-носителя, с которым он связан. Однако, специфичность ответа может значительно отличаться.

Соединение гаптена с соответствующими белками клетки делает их иммуногенными несколькими путями, механизмы которых освещены в обзоре [496].

10.2.3.

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

Еще по теме МОДИФИКАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ CYP450 КСЕНОБИОТИКАМИ:

  1. Реферат. Ксенобиотики и иммунная система2017, 2017
  2. МЕХАНИЗМЫ ИНДУКЦИИ CYP450
  3. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ
  4. ОСНОВНЫЕ МОЛЕКУЛЫ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
  5. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ CYP450, КАТАЛИЗИРУЮЩИХ ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ ЭНДОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
  6. ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ
  7. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ CYP450, КАТАЛИЗИРУЮЩИХ ОКИСЛЕНИЕ ЛЕКАРСТВ
  8. МОДИФИКАЦИЯ ВЫБРАННОЙ ПРИЧИНЫ
  9. ПРАВИЛА МОДИФИКАЦИИ
  10. Определение токоферола (витамина Е) в крови в модификации Фридемана
  11. Определение ретинола (витамина А) и каротиноидов в сыворотке крови по Бессей в модификации Л. А. Анисимовой
  12. Химические свойства и химические модификации алкалоидов
  13. ФЛАВИНЗАВИСИМАЯ МОНООКСИГЕНАЗА