IV-2 Citocromo P450
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EL SISTEMA DEL CITOCROMO P450:
COMPLEJIDAD, MECANISMOS Y EVOLUCIÓN
NADPH-P450 reductasaFlavin-monooxigenasasAlcohol deshidrogenasaAldehído deshidrogenasa
Citocromo P450Glutation S-transferasasUDP-glucuronil transferasasSulfato transferasasMetiltransferasasAciltransferasas
FASE I FASE IIXenobiótico
Epóxido hidrolasasDT-diaforasa
detoxificación
CITOCROMO P450(Generalidades)
● Descubiertas en los años 40
● Oxigenasas de “Función Mixta”
● Hemoproteínas microsomales
● Forma reducida (Fe2+) unida a CO: espectro con un ∆ Absmáx ≈ 450 nm
● Responsables del metabolismo del 60% de fármacos de uso habitual
● Presentes en todos los tipos celulares
ESPECTRO DE ABSORCIÓN DEL P450
Absorbancia
Longitud de Onda (nm)
SUSTRATOS Tipo I y Tipo II
Absorbancia
Longitud de Onda (nm)
Tipo I Tipo II
LIGANDOS del Fe en P450
Enlace HEMO-TIOLATO
6O Ligando
6O Ligando
5O Ligando
DISTRIBUCIÓN DEL P450 EN HÍGADO ESTRUCTURA 3D DEL P450cam
ESTRUCTURA 3D DEL P450BMP ESTRUCTURA 2D DEL P450BMP
CITOCROMO P450(Nomenclatura)
● Amplia versatilidad catalítica (Baja especificidad)
● Solapamiento de sustratos
● Se encuentran a lo largo de toda la escala evolutiva
● Superfamilia genética (CYP): 55 genes secuenciados en humanos
Familia: homología en aa. ≥ 40 % (vg: 3)
Subfamilia: homología en aa. ≥ 55 % (vg: A)
Gen: (vg: 4)
P450 1A
P450 2B
Subfamilia
inducibles por hidrocarburos aromáticos
inducibles por fenobarbital
Familia Características representativas
P450 1
P450 2
P450 2A
P450 2CP450 2D
P450 3
P450 4
P450 3A
P450 4A
constitutivos
sujetos a polimorfismo genético
inducibles por etanolP450 2E
inducibles por proliferadores peroxisomales
inducibles por esteroides
sujetos a polimorfismo genético
CONCENTRACIÓN (n = 60)
240 ± 10042 ± 2314 ± 131 ± 2
60 ± 275 ± 4
22 ± 1296 ± 51
P450 totalCYP 1A2CYP 2A6CYP 2B6CYP 2CCYP 2D6CYP 2E1CYP 3A
Contenido específico (pmol/mg prot.)P450
[P450s] microsomales en hígado humano
SUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATOSUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATO
P450
P450
P450
P450P450
P450
P450
H
H
H
HH
H
Fe3+
Fe3+
Fe2+
Fe2+FeOOH
(FeO)3+
Fe3+
OH
OH
e-
e- H+
H+ O2O2
H2O
CICLO CATALÍTICO DEL P450
XH + O2 + NAD(P)H + H+ XOH + H2O + NAD(P)+
SUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATOSUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATO
SUSTRATO
P450
P450
P450
P450P450
P450
P450
H
H
H
HH
H
Fe3+
Fe3+
Fe2+
Fe2+FeOOH
(FeO)3+
Fe3+
OH
OH
e-
e- H+
H+ O2O2
H2O
CICLO CATALÍTICO DEL P450
e-
e-
FAD
FMN
NADPH
Fe
citocromo P450
reductasa
citocromo P450 citocromo
b5
citoplasma
membrana del retículo
endoplásmico
COMPONENTES DEL SISTEMA P450 microsomal
Reducción Monoelectrónica
Producción Superóxido
Producción de H2O2
Peroxidasa
SUSTRATO (RH)PRODUCTO (ROH)
Citocromo b5
NADPH-citocromo P450 reductasa
Hidroxilación de carbonos alifáticos o aromáticos
Epoxidación de enlaces dobles
Oxigenación de heteroátomos (S, N, I) y N-hidroxilación
Desalquilación de heteroátomos (O, S y N)
Transferencia oxidativa de grupos
Ruptura no hidrolítica de ésteres
Deshidrogenación
CITOCROMO P450(Tipos de Reacción) TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS
Hidroxilación de carbonos alifáticos o aromáticos
Epoxidación de enlaces dobles
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS
Oxigenación de heteroátomos (S, N, I)
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVASDesalquilación de heteroátomos (O, S y N) Transferencia oxidativa de grupos
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS
Desaminación Oxidativa
Desulfuración Oxidativa
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVASRuptura no hidrolítica de ésteres
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVASDeshidrogenación
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS1
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS2
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS3
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS4
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS5
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS6
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS7
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS8
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS9
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS10
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS11
TIPOS DE REACCIONES OXIDATIVAS12
FUERZAS CONDUCTORAS EN LA EVOLUCIÓN DEL P450
Multicelularidad ⇒ Síntesis de moléculas transductoras de señales y de
homeostasis (hormonas, vitaminas, eicosanoides...).
Complejidad bioquímica creciente de las especies.
“Guerra química” entre animales y plantas ⇒ Síntesis de toxinas y
enzimas destoxificadoras.
Síntesis de pigmentos de las flores.
EVOLUCIÓN DEL P450
Aparición de las primeras isoformas en procariotas hace ≈
1400 millones de años.
Período evolutivo unitario: 2 – 4 millones de años.
Aparición de las isoformas metabolizadoras de colesterol y
ácidos grasos (CYP 11 y CYP 4) en los primeros eucariotas.
EVOLUCIÓN DEL P450
Aparición hace ≈ 900 millones de años de las isoformas de:
biosíntesis de esteroides (CYP 17; CYP 19 y CYP 21)
biotransformadoras de xenobióticos (CYP 1; CYP 2 y CYP 3).
Expansión de la familia CYP 2 hace ≈ 400 millones de años.
ÁRBOL FILOGENÉTICO DEL P450
CISTEÍNA (5O Ligando)
convergente divergente
EVOLUCIÓN CONVERGENTE vs DIVERGENTE
La vida de la larva de Papilopolyxenes depende de CYP 6B1