Biotranszformáció. Csala Miklós. Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Biotranszformáció. Csala Miklós. Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet"

Gréta Orsósné
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Biotranszformáció Csala Miklós Semmelweis Egyetem rvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet

2 direkt bilirubin hem (porfirin) X koleszterin X epesavak piruvát acil-koa citoplazma piruvát PDH acetil-koa β-oxidáció acil-koa citrátkör C 2 mitokondrium

3 Endobiotikumok: endogén vegyületek, amelyek nem tudnak lebomlani és energiát szolgáltatni a sejtben. Rendszerint hidrofób, kis vízoldékonyságú anyagok, ezért könnyen felhalmozódnak és mérgezővé válnak. (pl. koleszterin, szteroid hormonok, katekolaminok, hem, eikozanoidok stb.) Xenobiotikumok: hasonló természetű exogén vegyületek. (pl. a táplálék természetes főleg növényi eredetű összetevői; tartósítószerek, rovarirtó-, növényvédőszerek, gyógyszerek, környezetszennyező anyagok stb.)

koleszterin, szteroid hormonok, katekolaminok, hem, eikozanoidok stb.

4 Biotranszformáció: azon biokémiai reakciók és transzport folyamatok összessége, amelyek a xeno/endobiotikumokat inaktív és rendszerint vízoldékonyabb kiürítésre alkalmas molekulákká alakítják.

5 mérgező lehet A biotranszformáció fázisai X-H X-H xenobiotikum gyakran mérgezőbb a kiindulóvegyületnél endobiotikum előkészítés: I. fázis funkciós csoportot tartalmazó intermedier konjugáció: II. fázis E-H E-H biológiailag aktív lehet biológiailag aktív vegyület rendszerint nem mérgező és vízoldékony X--Y konjugált végtermék E--Y rendszerint inaktív kiürítés: III. fázis epe v. vizelet epe v. vizelet

fázis funkciós csoportot tartalmazó intermedier konjugáció: II.

6 Előkészítés I. fázis cél: funkciós csoportok (-H, -NH 2, -SH, -C - stb.) létrehozása oxidáció hidroxiláció aromás, alifás, nitrogén dezalkiláció (N-, S-, P) dezamináció N-, S-, P- oxidációk S-kicserélés epoxidáció egyebek Enzimek: redukció azo redukció nitro redukció diszulfid redukció egyebek monooxigenázok dioxigenázok dehidrogenázok hidrolázok hidrolízis észterek amidok

dezamináció N-, S-, P- oxidációk S-kicserélés epoxidáció egyebek Enzimek: redukció azo

7 I. fázis reakciói

8 Azo-redukció H 2 N NH 2 H 2 N N N S 2 NH 2 H 2 N + Prontosil NH 2 H 2 N S 2 NH 2 szulfonamid sulfanilamide Nitro-redukció nitrobenzol N 2 N NHH NH 2 N 2 NH 2 anilin chloramphenicol (antibacterial) kloramfenikol CHH CHH HCH 2 CHNHCCHCl 2 HCH 2 CHNHCCHCl 2

nitrobenzol N 2 N NHH NH 2 N 2 NH 2 anilin chloramphenicol

9 Diszulfid-redukció CH 3 CH 2 N CH 3 CH 2 S S S CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 C SS C N 2 N C CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 Disulfiram (Anatabuse ) SH Egyéb redukciók C C C C C H C As 5+ As 3+

10 Hidrolízis észterek CH CCH 3 + H 2 CH H + HCCH 3 acetylsalicylic acid acetil-szalicilsav amidok H 2 N S CH 3 RCNH N penicillins penicillinek S CH 3 CH 3 CH RCH +H 2 RCNH HC N N H CH 3 CH S CH 3 CH 3 CH

11 Monooxigenálás

12 Citokróm P450 enzimek hemet tartalmazó fehérjék a kevert funkciójú oxigenáz elektrontranszfer rendszer terminális tagjai a sima felszínű endoplazmás retikulumban találhatók (minden sejttípusban) NADPH-t használnak monooxigenáláshoz széles a szubsztrátskálájuk (csekély a specificitásuk) jelentős polimorfizmust mutatnak indukálhatók

retikulumban találhatók (minden sejttípusban) NADPH-t használnak monooxigenáláshoz

13 P450-reduktáz P450-reduktáz

14 Citokróm P450 monooxigenáz és P450-reduktáz NADPH + H + E-FAD E-FMNH 2 2 A-H P450-reduktáz CYP450 NADP + E-FADH 2 E-FMN H 2 A-H

15 Hidroxiláció H benzol Benzene fenol Phenol

16 Epoxidáció H Benzo[a]pyrene benzo[a]pirén H benzo[a]pirén- Benzo[a]pyrene 7,8-oxide 7,8-epoxid

17 Dezalkilálás H 2 C CH 3 H + H o C CH 3 N N H C CH 3 H C CH 3 Phenacetin Acetaminophen Acetaldehyde fenacetin acetaminofen acetaldehid

18 A P450 gén szupercsalád Nomenklatúra: CYPCsalád/Alcsalád/Gén Család = 1, 2, 150 ~40% aa hasonlóság Alcsalád = A, B, H 55-65% aa hasonlóság Gén = 1, >97% aa hasonlóság (polimorfizmus) CYP 3 A 4 *15 A-B család >40% szekvenciahomológia izoenzim alcsalád >55% szekvenciahomológia allél

19 Citokróm P450 enzimek A CYP izoenzimek főleg a májban expresszálódnak CYP 1A2 13% CYP 1A6 8% CYP 2D6 2% other CYP 2A6 7% 4% CYP 2C6 6% CYP distribution CYP 2E1 13% CYP 3 31% CYP 2C11 16% CYP 3 CYP 2C11 CYP 2E1 CYP 2C6 CYP 1A6 CYP 1A2 CYP 2A6 CYP 2D6 other

7% 4% CYP 2C6 6% CYP distribution CYP 2E1 13% CYP 3 31% CYP

20 Az első fázis biológiai/farmakológiai hatása pentobarbitál (aktív) hidroxi-pentobarbitál (inaktív) dietil-stilbösztrol karcinogén epoxid

21 acetil-szalicilsav Acetylsalicylic Acid ACTIVE(aktív) analgesic C 2 H szalicilsav (aktív) Salicylic acid ACTIVE analgesic C 2 H CCH 3 H kodein Codeine (aktív kábító ACTIVE fájdalomcsillapító) narcotic analgesic morfin (még aktívabb kábító fájdalomcsillapító) Morphine ACTIVE (more potent) narcotic analgesic H N CH 3 H N CH 3 H H H 3 C H H H metanol (aktív depresszáns) Methanol ACTIVE CNS depressant CH 3 H formaldehid Formaldehyde (méreg) TXIC HCH ( ) hangyasav Formic Acid (méreg) TXIC ( ) HCH

22 H H H H H H H H H H H H H NH H DNA P450IA1 Epoxide hydrolase P450IIIA4 7,8-epoxide 7,8-dihydrodiol 9,10-epoxide Protein 7,8-dihydrodiol H H H H H H H H H H H H H NH H DNA P450IA1 Epoxide hydrolase P450IIIA4 7,8-epoxide 7,8-dihydrodiol 9,10-epoxide Protein 7,8-dihydrodiol A benzpirén metabolikus aktiválása A benzpirén metabolikus aktiválása

23 II. Fázis Konjugáció

24 Glukuronidáció glukóz-1-foszfát UGT: UDP-glukuronozil-transzferáz UTP PP i 2NAD + 2NADH + 2H + UDP-glukóz acetaminofen +UDP +UDP UDP-glukuronsav ibuprofen p-aminoszalicilsav +UDP

25 endobiotikum xenobiotikum VÉR citoplazma konjugált termék III. fázis EPE konjugált termék ER lumen endobiotikum xenobiotikum I. fázis II. fázis konjugálandó szubsztrát konjugálandó szubsztrát konjugált termék konjugált termék UGT

26 Szulfatálás S 4 2- ATP PP i ATP APS ADP szulfotranszferáz acetaminofen

27 Glutationos konjugáció Glu glutation S-transzferáz glutamil- transzferáz glutation (GSH) acetiláz ciszteinil- glicináz Gly acetyl-s-coa HS-CoA merkaptursavszármazék

28 Aminosavas konjugáció glicin N-aciltranszferáz benzoesav benzoil-koa hippurát

29 Acetilálás transzacetiláz HS-CoA prokainamid acetil-koa N-acetil-prokainamid

30 Metilálás ATP Metionin PP i + P i +SAH noradrenalin 3-metoxi-noradrenalin +SAH adrenalin

32 III. Fázis kiürítés

33 endobiotikum xenobiotikum X HEPATCITA MRP1/3/6 vér ATPA/B/C/8 PGT X hct1 NTCP endoplazmás retikulum X-H X-konjugátum epe sejtmag citoplazma MRP2 MDR1/3 BSEP

34 ABC transzporterek citoplazma citoplazma nukleotidkötő domének (NBD) pumpa (MRP) motor (NBD) ABC: ATP-binding cassette csatorna (CFTR)

35 A gyógyszermetabolizáló enzimek polimorfizmusáról

36 A koleszterin mint endobiotikum koleszterin NADPH 22-hidroxi-koleszterin NADPH 20,22-dihidroxi-koleszterin NADPH kortizol pregnenolon 2 NADPH Izokaproaldehid

37 koleszterin A koleszterin biotranszformációja CYP450 monooxigenázok glikokolát (konjugált epesav) Kolát (epesav)

38 hem-oxigenáz hem A hem biotranszformációja biliverdinreduktáz

39 A hem biotranszformációja UDPglukuronoziltranszferáz 2 UDP-glukuronsav 2 UDP bilirubin-diglukuronid

40 A biotranszformációs enzimek transzkripciós szintű szabályozása

41 Aromás szénhidrogének RS/elektrofilek/antioxidánsok Fenobarbitál Rifampicin Fibrátok Dexametazon Ligand által aktivált transzkripciós faktor AhR Nrf2 CAR PXR PPARα GR CYP-ek, UGT-k és más biotranszformáló fehérjék indukciója Xeno/endobiotikumok detoxifikálása Endobiotikumok homeosztázisa AhR, Ah-receptor; CAR, konstitutív androsztánreceptor; GR, glukokortikoidreceptor; Nrf2, magi erythroid-related faktor 2; PXR, pregnán X receptor; PPARα, peroxiszómaproliferátor-aktivált receptor α Bock KW. Biochemical Pharmacology 2011, 82(1): 9-16

42 Citoplazma Sejtmag Ligand Hsp90 Hsp90 XRE/DRE RS, elektrofil vegy.-ek Nrf2 lebontása ARE/EpRE ARE/EpRE: antioxidant/electrophile response element, XRE/DRE: xenobiotic/dioxin response element NQ: NAD(P)H:kinon oxidoreduktáz

43 AH: poliaromás szénhidrogén metilkolantrén (MC) benz[a]pirén (BaP) halogénezett AH (Ezek némelyikét nem tudják átalakítani a biotranszformációs enzimek.) tetraklorobifenil (PCB)

44 Dioxin Először szennyeződésként fedezték fel a lombirtó vegyi fegyverben (Agent range), a vietnámi háborúban ( ). teratogén anenkefáliát, szájpadhasadékot, gerinczáródási zavart, abortuszt okoz, ami a reténsavmetabolizmus zavarának következménye antiösztrogén felgyorsítja az ösztrogénlebontást

Hasonló dokumentumok

Biotranszformáció. Csala Miklós. Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet

Biotranszformáció. Csala Miklós. Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet Biotranszformáció Csala Miklós Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet Endobiotikumok: endogén vegyületek, amelyek nem tudnak lebomlani és energiát szolgáltatni