POLİMORFİZMLERİ ve KANSER İLİŞKİSİ İLAÇ METABOLİZE EDEN ENZİM SİSTEMLERİ POLİMORFİZMLERİ ve KANSER İLİŞKİSİ Prof.Dr.Öge ÇETİNKAYA Yrd.Doç.Dr.Hatice PINARBAŞI Biyokimya Anabilim Dalı
. Ksenobiyotik metabolizması 2 fazlı bir işlemdir. Faz I Tepkimeleri: 1-Oksidasyonlar a-Karışık fonksiyonlu oksidazlar ( CYP450) Aromatik hidroksilasyon Epoksidasyon Alifatik hidroksilasyon Oksidatif dealkilasyon b-N ve S oksidasyon Deaminasyon Desülfirasyon Deklorinasyon 2-Kopma tepkimeleri 3-Hidroliz tepkimeleri 4-İndirgenme tepkimeleri
Birinci fazda oksidasyon-redüksiyon ve hidroliz tepkimeleri ile moleküle OH, COOH, NH2 ve SH gibi polar gruplar eklenir. İkinci faz tepkimeleri ise sentetik tepkimelerdir. Molekülün inaktivasyonu ve atılımı ile ilgilidir. Bu tepkimeler konjugasyon tepkimeleri olarak adlandırılır.
P450 Yapısı: Kofaktör heme bir globin kıvrımı ile bağlanır. Globin kıvrımı: hepsi helikal, ~ 3 + 3 heliksleri
SİTOKROM P450 Metabolizmaları (II) Katalitik bir siklusta substratlar monooksijenedir.. HEM ‚in demir kısmı
SİTOKROM P450 SİSTEMİ Enzimleri demir içeren proteinlerdir. NADPH ve NADPH Redüktaz ile lokalize olmuşlardır. CYP450 NADPH + O2 + SH NADP+ + H2O + S-OH P450 elektron transport sistemi NADPH elektronların bir flavoproteine / (FP) verir. Bu FP=NADPH – CYT P450 Redüktazdır. Hem FAD hem de FMN yi prostetik grup olarak taşır. FAD elektronların giriş, FMN ise çıkış noktasıdır.
SİTOKROM P450 REAKSİYON DİZİNİ
Sitokrom P450 Ailesi Katalize ettikleri reaksiyonlardan bazıları (20‘dan fazlası bilinmektedir ) Halothane oxidation Halothane reduction Arginine oxidation Cholesterol side-chain cleavage Dehydrogenation Dehalogenation Azoreduction Deamination Desulphuration Amide hydrolysis Ester hydrolysis Peroxidation Denitration Aromatic hydroxylation Aromatic epoxidation Aliphatic hydroxylation Alkene epoxidation N-dealkylation O-dealkylation S-dealkylation N-oxidation N-hydroxylation S-oxidation Aldehyde oxidation Androgen aromatization
NİTROZAMİNLERİN DEALKİLASYON ve DENİTROZASYON TEPKİMELERİ
MEMELİ CYP 450 AİLE ve ALT AİLELERİ
CYP 2 E 1 ; çoğu endüstriyel ve çevresel kimyasallar ve ilaçlar olan çok sayıdaki küçük molekül ağırlıklı ve yüksüz molekülün biyotransformasyonunda önemlidir. 2E1 substrat ve indükleyicileri tabloda görülmektedir. CYP2E1 geninin polimorfik olarak dağıldığı ve polimorfizmin bazı kanserlerle ilgili olduğuna dair çalışmalar mevcuttur.
CYP 450 2E1’ in SUBSTRATLARI ve İNDÜKLEYİCİLERİ
İnsan CYP1A1 enzimi poliaromatik hidrokarbonlar (PAH) ve aromatik aminler gibi tütün prokarsinojenlerinin aktivasyonunda yer alır. Kafkas populasyonunun ~ %10 u CYP1A1 in B a P-hidroksilaz veya Aril hidrokarbon hidroksilaz olarak adlandırılan ve indüklenebilen formunu içerir. Bu formun bronş, larinks ve ağız boşluğu tümörleri ile ilgili olduğu bildirilmiştir.
Faz II Tepkimeleri: Konjugasyon Konjugasyon tepkimeleri Glukuronidasyon Sulfasyon Asetilasyon Metilasyon Glutatyon konjugasyonu Amino asid konjugasyonu
Glukuronidasyon Glucuronic acid
UDP-Glukuronil Transferaz Karaciğer, böbrek, bağırsak, deri, beyin, dalak ve nazal mukozada yerleşiktir. Alkollerle, fenollerle, karboksilik asitlerle aromatik ve alifatik aminler ve serbest sülfidril gruplarıyla konjugatlar oluşturur. Genel olarak, yüksek nükleofilik heteroatomlarla reaksiyona girer (O,N, or S).
Asetaminofen’in Glukuronidasyonu
Sülfasyon Sülfasyon tepkimeleri glukuronitleşebilen bileşiklerin bir çoğu ile oluşabilir. Enzim: Sülfotransferazlar (sitozolik) Kofaktör: 3’-phosphoadenosine-5’-phosphosulfate (PAPS)
Asetaminofen’in Sülfasyonu PAPS sülfotransferaz
Asetoaminofen’in Metabolizması (PAPS) Sülfotransferaz (UDP-GA) UDP-glukuronil transferaz
Asetaminofenin Metabolizma Ürünleri
Metilasyon Ksenobiyotik metabolizmasında minör bir yoldur. Metiltransferazlar tarafından katalizlenirler (Örn. N-metiltransferaz, fenol-O-metiltransferaz). Kofaktörü S-adenozilmetiyonindir (SAM). Nükleofilik heteroatomlarla (O, N, S gibi ) tepkimeye girer.
Asetilasyon Aromatik aminlerin metabolizmasında major bir yoldur. Aromatik aminler amidlere asetile olurlar. Enzim: N-asetiltransferaz (NAT) Kofaktör: Asetil Ko A KoA – S – COCH3
Glutatyon Konjugasyonu Enzim: Glutatyon-S-transferaz (GST) Kofaktör: Glutatyon Glutatyon, glisin, sistein ve glutamik asitten oluşan bir tripeptittir. GSH ile elektrofilik ara bileşikleri konjuge eder. Elektrofilik karbon atomları (epoksitlerdeki karbon gibi) Elektrofilik heteroatomlar Aril halidler Polarize çift bağlar.
Endüstriyel kimyasallar ve ilaçların bazıları glutatyon ile direkt konjuge olabildiği halde bir çok durumda elektrofilik merkezler CYP450 sistemi ya da diğer oksidazlar tarafından katalizlenen enzimatik tepkimeler sonucu oluşur. Örneğin, benzo (a) pren CYP4501A1 tarafından karsinojenik ve mutajenik epoksitlere dönüştürülür. Parasetamol ise benzer bir enzimatik yolla güçlü elektrofilik moleküle N-asetil benzokinon’a oksidatif olarak çevrilir.
GST lerin çeşitli formları vardır, çoğu çok geniş, birbiri ile çakışan substrat özelliğine sahiptir. GST ler primer yapılarına göre farklı sınıflar içinde gruplandırılır. Şimdiye kadar memelilerde Alfa ( ,GSTA) Mu ( µ,GSTM) , Pj ( ,GSTP), teta ( , GSTT) olmak üzere 4 sınıf GST tanımlanmıştır.
İNSAN GST’LERİNİN ADLANDIRILMASI
GST enzimlerindeki polimorfizm ilk kez 1985 te Serdegord ve ekibi tarafından transstilben oksit (TSO) e karşı GST aktivitesi tayini ile gösterilmiştir. GSTM1’in GSTM1 a , GSTM1b ve GSTM1 O olmak üzere üç allelik formu vardır. GSTM1 O delesyona uğramış ( null) alleli göstermektedir. GSTM1a ve GSTM1b 173. pozisyondaki amino asit yönünden farklıdır ve şimdiye dek denenen tüm substratlara karşı benzer aktiviteye sahiptir.
GSTM1, benzoapren gibi bilinen bazı karsinojenlerin oksidatif ürünlerini içeren çeşitli epoksitlerin detoksifikasyonunda aktiftir. Benzopren sigara dumanında da bulunan bir yan ürün poliaromatik hidrokarbon (PAH) dır. İnsan hücre veya vücut sıvılarıyla yapılan invitro çalışmalarda; çalışmaların çoğu GSTM1 yönünden eksik bireylerin epoksit karsinojenlerin genotoksik etkilerine daha duyarlı olabileceğine işaret eder.