- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálROSTLINN… CYTOCHROMY P450 A PEROXIDASY A JEJICH ⁄LOHA
PÿI DEGRADACI KONTAMINANTŸ éIVOTNÕHO PROSTÿEDÕ
LUDMILA CHROM¡
a
, MARTINA MACKOV¡
a
,
TOM¡ä MACEK
b
, V¡CLAV MARTÕNEK
c
a MARIE STIBOROV¡
c
a
⁄stav biochemie a mikrobiologie, Vysok· ökola chemicko-
-technologick·, Technick· 5, 166 28 Praha 6,
b
⁄stav orga-
nickÈ chemie a biochemie, Akademie vÏd »eskÈ republiky,
Flemingovo n·m. 2, 166 10 Praha 6,
c
Katedra biochemie,
P¯ÌrodovÏdeck· fakulta, Univerzita Karlova, Albertov 2030,
12840Praha2
Doölo dne 8.VI.2000
KlÌËov· slova: cytochrom P450,peroxidasa,metabolismus
xenobiotik v rostlin·ch,fytoremediace, polutanty
Obsah
1. ⁄vod
2. P¯emÏna xenobiotik v rostlin·ch
2.1. Enzymy prvnÌ f·ze biotransformace xenobiotik
2.1.1. Cytochromy P450
2.1.1.1. Mechanismus katal˝zy
cytochromy P450
2.1.1.2. DetoxikaËnÌ reakce cytochromu P450
2.1.2. Peroxidasy
2.1.2.1. Mechanismus katal˝zy peroxidasami
2.1.2.1.1. Reakce katalyzovanÈ
peroxidasami vyuûÌvajÌcÌ
H
2
O
2
v nep¯Ìtomnosti O
2
,
vyuûÌvajÌcÌ O
2
a vyuûÌva-
jÌcÌ H
2
O
2
i O
2
2.2. V˝znam cytochrom˘ P450 a peroxidas v oxidaci
xenobiotik v rostlin·ch
3. Z·vÏr
1. ⁄vod
S rozvojem technologick˝ch proces˘ se do ûivotnÌho pro-
st¯edÌ zaËaly dost·vat a postupnÏ se v nÏm i hromadit cizorodÈ
l·tky (xenobiotika), se kter˝mi se organismy d¯Ìve nesetkaly.
Jde o slouËeniny cÌlenÏ produkovanÈ a vyuûÌvanÈ v pr˘myslu
nebo zemÏdÏlstvÌ. Na zdravotnÌ stav organism˘,vËetnÏ Ëlo-
vÏka,vöak nemajÌ vûdy pozitivnÌ vliv. V tomto smÏru jsou
nejvÏtöÌm problÈmem slouËeniny,kterÈ jsou pro organismy
potenci·lnÏ toxickÈ, a d·le ty, kterÈ se v prost¯edÌ bioakumu-
lujÌ.
ÿada xenobiotik (nap¯. ropnÈ deriv·ty,polycyklickÈ aro-
matickÈ uhlovodÌky,halogenovanÈ uhlovodÌky) nach·zÌ,
vzhledem ke sv˝m fyzik·lnÌm a chemick˝m vlastnostem,
öirokÈ uplatnÏnÌ v mnoha pr˘myslov˝ch odvÏtvÌch. NaneötÏstÌ
vöak byly tyto l·tky doned·vna pouûÌv·ny bez podstatn˝ch
znalostÌ o jejich vlastnostech a chov·nÌ v ûivotnÌm prost¯edÌ,
nebyl kontrolov·n ani jejich ˙nik do prost¯edÌ ani jejich p˘so-
benÌ na ûivÈ i neûivÈ sloûky ûivotnÌho prost¯edÌ
1
. Dnes tyto
l·tky v ¯adÏ p¯Ìpad˘ p¯edstavujÌ,dÌky vysokÈ toxicitÏ a perzis-
tenci,z·vaûn˝ problÈm pro p¯Ìrodu a jejich odstranÏnÌ je
z mnoha hledisek velmi n·roËnÈ.
V minulosti jiû byly navrûeny specifickÈ technologie,
kterÈ by mÏly takovÈ l·tky z ûivotnÌho prost¯edÌ odstraÚovat.
KlasickÈ fyzik·lnÏ-chemickÈ metody jsou vÏtöinou ekono-
micky n·kladnÈ. Snahou je proto vyuûÌvat nejen postupy
levnÏjöÌ,ale pro ûivotnÌ prost¯edÌ i p¯irozenÏjöÌ a öetrnÏjöÌ,jako
jsou biologickÈ dekontaminace prost¯edÌ pomocÌ mikroorga-
nism˘ Ëi rostlin. Ty jsou v souËasnosti oznaËovanÈ jako bio-
remediace. Pro vyuûitÌ zelen˝ch rostlin k odstranÏnÌ,zneökod-
nÏnÌ nebo zadrûenÌ kontaminant˘ ûivotnÌho prost¯edÌ se uûÌv·
speci·lnÏjöÌ oznaËenÌ ñ fytoremediace
2,91
. Vedle praktickÈho
vyuûÌv·nÌ jsou uvedenÈ procesy p¯edmÏtem z·jmu i teoretic-
k˝ch obor˘. Jde p¯edevöÌm o pozn·nÌ chemismu dekonta-
minace a pozn·nÌ enzym˘,kterÈ jsou v mikroorganismech
a rostlin·ch za metabolismus xenobiotik zodpovÏdnÈ. Znalost
enzym˘ p¯emÏÚujÌcÌch xenobiotika je pro jejich efektivnÌ
odstranÏnÌ stÏûejnÌ,neboù m˘ûe poslouûit k v˝bÏru organism˘,
v nichû jsou pr·vÏ takovÈ nejefektivnÏjöÌ enzymovÈ systÈmy
hojnÏ zastoupeny. ZatÌmco u mikroorganism˘ jsou metabo-
lickÈ cesty odbour·v·nÌ ¯ady xenobiotik dob¯e prozkoum·ny,
u rostlin jsou informace o p¯emÏnÏ cizorod˝ch l·tek st·le
dosud nedostaËujÌcÌ.
Rostlinn· buÚka obsahuje pestrou ök·lu enzym˘,kterÈ
jsou potenci·lnÏ schopnÈ metabolizovat xenobiotika. Je tomu
tak proto,ûe v rostlinn˝ch buÚk·ch je syntetizov·na ¯ada
slouËenin sloûit˝ch struktur v mnoh˝ch smÏrech podobn˝ch
struktur·m l·tek cizorod˝ch.
2. P¯emÏnaxenobiotik vrostlin·ch
Za biotransformaci xenobiotik jsou oznaËov·ny procesy,
kterÈ by mÏly vÈst k jejich snadnÈmu vylouËenÌ nebo potlaËenÌ
jejich negativnÌho p˘sobenÌ v organismech. Je ËlenÏna na dva
z·kladnÌ smÏry. V p¯ÌpadÏ,ûe biotransformaËnÌmi reakcemi
doch·zÌ ke snÌûenÌ toxicity slouËenin,je oznaËov·na jako
detoxikace. Jestliûe vöak doch·zÌ k reakcÌm,kterÈ vedou ke
zv˝öenÌ toxickÈho ˙Ëinku cizorodÈ l·tky,je biotransformace
oznaËov·na jako aktivace xenobiotik. Jde zejmÈna o metabo-
lickou aktivaci nemutagennÌch l·tek (promutagen˘) na muta-
gennÌ produkty. Tato oblast nenÌ v tomto p¯ehledu zahrnuta.
Z·jemce najde podrobnÈ informace v p¯ehlednÈm Ël·nku
92
.
Biotransformace xenobiotik v ûivoËiön˝ch organismech
probÌh· ve dvou f·zÌch. V prvnÌ f·zi doch·zÌ k zabudov·nÌ
funkËnÌch reaktivnÌch skupin do skeletu lipofilnÌho xeno-
biotika, Ëi demaskov·nÌ funkËnÌch skupin jiû v molekule
xenobiotika p¯Ìtomn˝ch. Proto je nÏkdy tato f·ze naz˝v·na
funkcionalizaËnÌ nebo derivatizaËnÌ. TÌm se zvyöuje polarita
slouËeniny a moûnost pro n·slednou konjugaci (2. f·ze bio-
transformace). P¯ev·ûn· vÏtöina reakcÌ prvÈ f·ze probÌh· oxi-
daËnÏ (C-hydroxylace,N-hydroxylace,N-oxidace,S-oxidace,
Chem. Listy 95,212 ñ 222 (2001) Refer·ty
212
dealkylace,deaminace,desulfurace a dalöÌ). NicmÈnÏ nÏkterÈ
reakce probÌhajÌ i redukËnÌm mechanismem (nitro,azoreduk-
ce) nebo hydrolyticky. Druh· f·ze biotransformace je ozna-
Ëovan· jako konjugaËnÌ,neboù p¯i nÌ doch·zÌ k nav·z·nÌ
(konjugaci) endogennÌch molekul (glukuron·tu,sulf·tu z ak-
tivnÌho sulf·tu, glutathionu, cysteinu, glycinu apod.) na reak-
tivnÌ funkËnÌ skupiny metabolit˘ zaveden˝ch do molekuly
xenobiotika v prvnÌ f·zi biotransformace. TÏmito reakcemi se
jeötÏ vÌce zv˝öÌ polarita molekuly p˘vodnÏ hydrofobnÌ povahy
a usnadnÌ se tÌm jejÌ eliminace z bunÏk a exkrece z organismu
moËÌ a v˝kaly.
V metabolismu cizorod˝ch l·tek v rostlin·ch nach·zÌme
nÏkolik odliönostÌ od proces˘,kterÈ probÌhajÌ v organismech
ûivoËiön˝ch. P¯emÏna cizorod˝ch l·tek rostlinami m˘ûe b˝t
(na rozdÌl od ûivoËich˘) ËlenÏna do t¯Ì f·zÌ
3
,neboù zde nedo-
ch·zÌ ke skuteËnÈmu, efektivnÌmu vyluËov·nÌ metabolit˘ xe-
nobiotik. 1. f·ze (rovnÏû oznaËovan· jako derivatizaËnÌ) zahr-
nuje opÏt enzymovÏ katalyzovanÈ zavedenÌ (Ëi odkrytÌ) pol·r-
nÌch skupin molekuly xenobiotika. U toxick˝ch slouËenin
vedou reakce tÈto f·ze (podobnÏ jako u ûivoËich˘) vÏtöinou ke
tvorbÏ detoxikaËnÌch metabolit˘. V ¯adÏ p¯Ìpad˘ vöak doch·zÌ,
jak jiû bylo v˝öe uvedeno,i k aktivaci xenobiotik za tvorby
toxiËtÏjöÌch produkt˘.
Jestliûe jiû cizorod· l·tka obsahuje vhodnou funkËnÌ sku-
pinu,jejÌ biotransformace v rostlin·ch probÌh· reakcemi druhÈ
f·ze. Ta je v p¯ÌpadÏ rostlin oznaËov·na p¯esnÏji jako prim·rnÌ
konjugace. Pol·rnÏjöÌ metabolity jsou spojov·ny kovalentnÌ
vazbou s molekulami endogennÌch hydrofilnÌch slouËenin
jako jsou nap¯. nÏkterÈ sacharidy,aminokyseliny nebo gluta-
thion. V p¯ÌpadÏ toxick˝ch slouËenin jejich toxicita reakcemi
tÈto f·ze v˝raznÏ kles·. Konjug·ty jsou pak v rostlin·ch ukl·-
d·ny v nÏkter˝ch Ë·stech buÚky. ⁄loûn˝m mÌstem pro roz-
pustnÈ konjug·ty jsou vakuoly. NÏkterÈ produkty konjugaËnÌ
f·ze proch·zejÌ jeötÏ f·zÌ dalöÌ,oznaËovanou za 3. f·zi bio-
transformace (nebo takÈ za sekund·rnÌ konjugaci),reakcemi
s nÏkter˝mi sloûkami bunÏËnÈ stÏny ñ s ligniny,pektiny,
hemicelulosami. UloûenÌ produkt˘ vznikl˝ch v druhÈ f·zi ve
vakuole p¯edch·zÌ transport konjug·t˘ p¯es membr·nu vakuo-
ly. Bylo zjiötÏno,ûe podobnÏ jako u ûivoËich˘ se i v rostlin-
n˝ch buÚk·ch vyskytuje ATP-dependentnÌ membr·nov˝ p¯e-
naöeË,kter˝ se v rostlin·ch vyuûÌv· pr·vÏ pro transport do
vakuol. Uveden˝ p¯enaöeË konkrÈtnÏ zprost¯edkov·v· p¯enos
konjug·t˘ glutathionu vznikajÌcÌch v cytoplazmÏ do vnit¯nÌho
prostoru vakuol. P¯enaöeË je v rostlin·ch lokalizov·n p¯Ìmo
v membr·nÏ tonoplastu. Podob· se savËÌmu membr·novÈmu
p¯enaöeËi svojÌ citlivostÌ k vanadu a dalöÌm inhibitor˘m.
Vakuol·rnÌ pumpa je specifick· pro glutathionovÈ konju-
g·ty,vËetnÏ oxidovanÈho glutathionu,glutathion (v reduko-
vanÈm stavu) nebo cysteinovÈ konjug·ty transportov·ny ne-
jsou
4
. Mechanismus p¯enosu nenÌ jasn˝. PravdÏpodobnÈ jsou
dva modely ñ model pumpy (transmembr·novÈ proteiny tvo¯Ì
pÛr,kter˝m mohou proch·zet hydrofilnÌ substr·ty) a model
Ñflip-flopì,p¯i kterÈm se substr·t v·ûe na vnÏjöÌ Ë·st membr·-
ny a p¯eklopenÌm se dostane do vakuoly
5
. Komplexy gluta-
thionu uloûenÈ ve vakuole mohou podlÈhat dalöÌ ˙pravÏ,p¯i
nÌû se uplatÚujÌ p¯edevöÌm hydrolytickÈ enzymy. Jejich pro-
dukty se potÈ vÏtöinou ukl·dajÌ v bunÏËnÈ stÏnÏ. PoloËas roz-
padu glutathionov˝ch konjug·t˘ ve vakuole z·visÌ na struk-
tu¯e molekuly p˘vodnÌho xenobiotika
3
.
Pro konjugaËnÌ reakce xenobiotik v rostlin·ch svÏdËÌ n·lez
nÏkter˝ch konjug·t˘. Byly nap¯. izolov·ny O-β-glukosylovÈ
a(O-malonyl)-O-β-D-glukosylovÈ konjug·ty herbicidu pen-
tachlorfenolu Ëi N-malonylovÈ a N-glukosylovÈ konjug·ty
dalöÌch xenobiotik 4-chloranilinu a 3,4-dichloranilinu
4
. Rov-
nÏû enzymy odpovÏdnÈ za tvorbu tÏchto konjug·t˘ byly v rost-
linn˝ch tÏlech prok·z·ny,konkrÈtnÏ v extraktech p¯iprave-
n˝ch ze soji a pöenice.
V rostlinn˝ch buÚk·ch se poda¯ilo identifikovat urËitÈ
enzymy obdobnÈ tÏm,kterÈ se v savËÌch j·trech ˙ËastnÌ deto-
xifikaËnÌho procesu. Z enzym˘ participujÌcÌch na 1. f·zi bio-
transformace jsou to hlavnÏ systÈmy monooxygenas (oxidas)
se smÌöenou funkcÌ s cytochromem P450 jako termin·lnÌ
oxidasou a pop¯ÌpadÏ peroxidasy. Z konjugaËnÌch enzym˘
jsou podobnÈ ûivoËiönÈmu enzymu rostlinnÈ glutathiontrans-
ferasy
6
a eventu·lnÏ sulfotransferasy a N-acetyltransferasy.
Naopak O-glukosyl- a O-malonyltransferasy,ale takÈ N-glu-
kosyl- a N-malonyltransferasy se specifitou nap¯. k chlorova-
n˝m xenobiotik˘m
4
,d·le pak O-aN-glykosyltransferasy,jsou
specifickÈ pro rostliny.
Ned·vnÈ studie prok·zaly,ûe v rostlin·ch jsou enzymy
biotransformujÌcÌ xenobiotika p¯Ìtomny v mnoha izoenzymo-
v˝ch form·ch,kterÈ jsou ˙ûeji substr·tovÏ specifickÈ neû je
tomu u vÏtöiny obdobn˝ch enzym˘ ûivoËiön˝ch,vËetnÏ spe-
cifity k urËitÈ poloze v molekule substr·tu a stereochemii
funkËnÌch skupin. Tyto studie vÌcemÈnÏ vyvr·tily d¯ÌvÏjöÌ
p¯edpoklady,ûe xenobiotika jsou v rostlin·ch metabolizov·na
dÌky öirokÈ substr·tovÈ specifitÏ enzym˘ sekund·rnÌho meta-
bolismu
3
.
Studium specifity rostlinn˝ch enzym˘,jejich molekulo-
v˝ch hmotnostÌ,izoelektrickÈho bodu a charakterizace jejich
cDNA,prok·zalo p¯Ìbuznost nÏkter˝ch skupin rostlinn˝ch
enzym˘ ˙ËastnÌcÌch se metabolismu cizorod˝ch l·tek s enzy-
my,kterÈ plnÌ tutÈû funkci v organismu mikrobi·lnÌm i sav-
ËÌm
7,8
. I kdyû evoluËnÌ p¯Ìbuznost je z¯ejm·,mechanismus
a p˘sobenÌ selekËnÌho tlaku,kter˝ p¯ispÏl k evoluci tÏchto
enzym˘ v rostlin·ch,je zatÌm nezn·m˝. ⁄Ëast uveden˝ch
rostlinn˝ch enzym˘ na p¯emÏnÏ cizorod˝ch l·tek je o to
podivuhodnÏjöÌ,kdyû si uvÏdomÌme,ûe xenobiotika se do
p¯Ìrody dostala aû v tomto stoletÌ.
2.1. Enzymy prvnÌ f·ze
biotransformace xenobiotik
BiotransformaËnÌch reakcÌ prvnÌ f·ze metabolismu xeno-
biotik rostlinami se ˙ËastnÌ nÏkolik enzymov˝ch systÈm˘.
Z minoritnÏ p˘sobÌcÌch enzym˘ je t¯eba zmÌnit fenoloxidasy
(lakasy) oxidujÌcÌ fenoly a polyfenoly a tyrosinasy. FlavinovÈ
monooxygenasy,kterÈ participujÌ na oxidaci xenobiotik v ûi-
voËiön˝ch organismech a plÌsnÌch
9
,v rostlin·ch doposud na-
lezeny nebyly. Podstatnou ˙lohu p¯i metabolismu xenobiotik
v rostlin·ch hrajÌ monooxygenasy (oxidasy) se smÌöenou funk-
cÌ (MFO ñ mixed function oxidases) s cytochromy P450 jako
termin·lnÌ oxidasou a d·le pak peroxidasy. Proto se v dalöÌ
Ë·sti pr·ce vÏnujeme tÏmto dvÏma typ˘m enzym˘.
2.1.1. Cytochromy P450
Mikrosom·lnÌ monooxygenasov˝ systÈm je systÈm en-
zym˘ v·zan˝ch v membr·nÏ hladkÈho endoplazmatickÈho
retikula. Jako termin·lnÌ oxidasu obsahuje hemoprotein cyto-
chrom P450 (EC 1.14.14.1) (cit.
10
) . Porfyrinov˝ skelet (pro-
toporfyrinIX) je v proteinovÈ molekule enzymu v·z·n hydro-
Chem. Listy 95,212 ñ 222 (2001) Refer·ty
213
fobnÌmi silami a z·roveÚ prost¯ednictvÌm thiol·tovÈ sÌry sulf-
hydrylovÈ skupiny cysteinu p¯ÌtomnÈ v aktivnÌm centru enzy-
mu (p·t˝ ligand ûeleza protoporfyrinu IX). Toto uspo¯·d·nÌ
umoûÚuje v˝jimeËnÈ chov·nÌ uveden˝ch hemoprotein˘ a od-
liöuje je od hemoprotein˘ ostatnÌch (odliönÈ spektr·lnÌ a kata-
lytickÈ vlastnosti)
11ñ13
. äest˝m ligandem je atom kyslÌku mo-
lekuly vody.
2.1.1.1. Mechanismus katal˝zy cytochromy P450
Cytochrom P450 spolup˘sobÌ s dalöÌm enzymem lokalizo-
van˝m v endoplazmatickÈm retikulu ñ NADPH:cytochrom
P450 reduktasou ñ nebo dalöÌmi enzymy mitochondriÌ. VÏtöi-
na reakcÌ,kterÈ lze sum·rnÏ vyj·d¯it jako
RH + O
2
+ NADPH + H → ROH + H
2
O + NADP
+
zaËÌn· p¯enosem elektron˘ z NADPH buÔ na NADPH:cyto-
chrom P450 reduktasu v endoplasmatickÈm retikulu (kde je
MFO systÈm lokalizov·n) nebo na ferredoxin reduktasu a ne-
hemov˝ FeñS protein v mitochondriÌch,a potÈ na vlastnÌ
cytochromy P450. Redukovan˝ cytochrom P450 pak aktivuje
molekulu kyslÌku,z nÌû jeden atom je inkorporov·n do mole-
kuly substr·tu a druh˝ tvo¯Ì molekulu vody. SchÈma reakËnÌho
cyklu cytochromu P450 je uvedeno na obr·zku 1. ReakËnÌ sled
pravdÏpodobnÏ sest·v· alespoÚ z osmi krok˘. Nejprve se v·ûe
substr·t na ferri formu cytochromu P450 (reakce 1),p¯iËemû
se mÏnÌ konformace molekuly enzymu (Fe v hemu se z formy
hexakoordinovanÈ dost·v· do formy pentakoordinovanÈ). Po-
tÈ doch·zÌ k p¯enosu elektronu z NADPH:cytochrom P450
reduktasy a Fe
3+
cytochromu P450 je redukov·no na Fe
2+
(re-
akce 2). Na ion ûeleza tÈto formy enzymu se pak v·ûe biatomick·
molekula kyslÌku (ale tÈû jinÈ ligandy,nap¯. CO),za tvorby
tern·rnÌho komplexu cytochrom P450ñO
2
ñsubstr·t (reakce 3).
Tern·rnÌ komplex p¯ech·zÌ do jinÈho mezomernÌho stavu, na
ferri-superoxidov˝ komplex,kter˝ je d·le redukov·n NADPH:
cytochrom P450 reduktasou (nebo jin˝m enzymem NADH:
cytochrom b
5
reduktasou),za vzniku ferro-superoxidovÈho
komplexu (reakce 4). PoslednÏ jmenovan· reakce je fin·l-
nÌm stupnÏm tzv. aktivaËnÌ f·ze reakËnÌho cyklu cytochromu
P450. N·slednÏ je ötÏpena biatomick· molekula kyslÌku,p¯i-
Ëemû jeden atom kyslÌku je redukov·n na vodu a druh˝ z˘stane
v·z·n na iontu Fe v hemu ve formÏ ferrioxenovÈho komplexu
(reakce 5). V dalöÌm kroku doch·zÌ k odötÏpenÌ vodÌkovÈho
atomu z molekuly substr·tu za vzniku radik·lu substr·tu a hy-
droxylovÈho radik·lu v·z·nÈho na ion ûeleza hemu (reakce 6)
(cit.
14
). Po reakci radik·l˘ se uvolÚuje hydroxylovan· mole-
kula substr·tu a nativnÌ forma cytochromu P450 (obr. 1).
Vedle kyslÌku m˘ûe cytochrom P450 pro oxidativnÌ reakce
Obr. 1. ReakËnÌcykluscytochromuP450(upravenopodlecit.
14
);
RH ñ substr·t,ROH ñ monooxygenaËnÌ produkt,XOOH ñ peroxy-
slouËenina (alternativnÌ donor kyslÌku),Fe ñ atom hemovÈho ûeleza
enzymu
ROH RH
(ROH)Fe
3+
(RH)Fe
3+
Fe
3+
(RH)Fe
2+
(RH)Fe (O )
2+
2
(RH)Fe (O ï)
3+
2
(RH)Fe (O )
3+
2
RH(FeñO)
3+
(Rï)(FeñOH)
3+
e
ñ
Oï
2
HO
22
HO
22
e
ñ
O
2
HO
2
2 H
+
ñ
ñ
=
5
6
7
8
1
2
3
4
XOH
XOOH
Obr. 2. PravdÏpodobn˝mechanismusperoxidasovÈaktivitycytochromuP450; RíOOH ñ organick˝ peroxid nebo H
2
O
2
,AH ñ substr·t,
RíOH ñ alkohol vznikl˝ redukcÌ hydroperoxidu nebo voda vznikl· redukcÌ H
2
O
2
, AOH ñ oxidovan· molekula substr·tu
HH
Fe
Fe
AH
RíOOH
1 2
H
S
Rí
N
O A
O
ï
S
O
H
N
N
A
NN
NN
nativnÌ stav
Rí
N
N
S
N
N
O
ï
Fe
homolytickÈ
ötÏpenÌ
vazby OñO
III
III
III
AOHH
Fe Fe
rekombinace
radik·l˘
56
H
S
N A
ï
A
S
N
N
A
NN
N
N
nativnÌ stav
N
S
N
N
N
O
Fe
III
III
O
ï
III
H
H
Fe Fe
3
H
S
Rí
O
ï
A
O
H
N
N
ï
A
NN
N
N
Rí
N
N
S
O
IVIV
O
H
RíOH
4
N
ï
A
O
S
A
N
N N
Fe
IV
Chem. Listy 95,212 ñ 222 (2001) Refer·ty
214
vyuûÌvat peroxidy a peroxikyseliny. Ty se st·vajÌ donorem
atomu kyslÌku. PodobnÏ mohou reagovat i hydroperoxidy
vzniklÈ peroxidacÌ lipid˘,nap¯. hydroperoxid kyseliny lino-
leovÈ. BÏûnÏ pouûÌvan˝m substr·tem cytochromu P450 je
kumoylhydroperoxid, v jehoû p¯Ìtomnosti doch·zÌ nap¯. k N-
-demethylaËnÌm reakcÌm. Podobn· stereochemie i regioselek-
tivita NADPH-dependentnÌ a hydroperoxid-dependentnÌ oxi-
dace katalyzovanÈ cytochromy P450 naznaËuje,ûe aktivovan·
forma enzymu je u obou mechanism˘ stejn·
14
(obr. 1). Sum·r-
nÌ rovnice peroxidasovÈ aktivity cytochrom˘ P450 je potom
n·sledujÌcÌ:
RH + RíOOH → ROH + RíOH
kde RH je substr·t,RíOOH je hydroperoxid,ROH hydroxy-
lovan˝ produkt reakce a RíOH alkohol vznikl˝ redukcÌ hy-
droperoxidu. P¯edpokl·dan˝ mechanismus peroxidasovÈ ak-
tivity cytochromu P450 je podrobnÏji zobrazen na obr·zku 2.
Nejprve se na nativnÌ cytochrom P450 v·ûe hydroperoxid
a oxidovan˝ substr·t (reakce 1). N·slednÏ doch·zÌ k homoly-
tickÈmu ötÏpenÌ vazby OñO v hydroperoxidu,za vzniku hy-
droxylovÈho radik·lu (kter˝ je v·z·n na Fe hemu) a p¯ÌsluönÈ-
ho alkoxylovÈho radik·lu (reakce 2). Tento alkoxylov˝ radik·l
odötÏpÌ atom vodÌku z molekuly substr·tu za vzniku radik·lu
substr·tu (reakce 3). Redukovan˝ hydroperoxid se uvolnÌ
z enzymu (reakce 4). Hydroxylov˝ radik·l a radik·l substr·tu
spolu reagujÌ za vzniku hydroxylovanÈho substr·tu (reakce 5),
kter˝ se uvolnÌ a cytochrom P450 se vr·tÌ do nativnÌho stavu
(reakce 6) (cit.
15
).
Reakce s organick˝mi hydroperoxidy probÌh·,na rozdÌl
od reakce v p¯Ìtomnosti NADPH a O
2
,neuspo¯·dan˝m me-
chanismem,takûe vazba peroxidu nenÌ z·visl· na vazbÏ sub-
str·tu. NÏkterÈ hydroperoxidy mohou dokonce slouûit jako
redukovatelnÈ i oxidovatelnÈ substr·ty. ⁄Ëinnost oxidace or-
ganick˝ch substr·t˘ peroxidasovou aktivitou cytochromu P450
je obvykle niûöÌ neû reakce za p¯Ìtomnosti NADPH a O
2
,a to
p¯edevöÌm z d˘vod˘ v˝znamnÈ destrukce enzymu. Bylo nap¯.
zjiötÏno,ûe inaktivace cytochromu P450 p˘sobenÌm H
2
O
2
nebo kumoylhydroperoxidu je zp˘sobena degradacÌ hemu na
reaktivnÌ fragmenty. Tyto fragmenty se pak mohou kovalentnÏ
v·zat do aktivnÌho centra enzymu,a tak jej ireverzibilnÏ
inaktivovat
16
.
Cytochromy P450 se vyskytujÌ v r˘zn˝ch form·ch (izoen-
zymech,izoform·ch),kterÈ jsou ¯azeny do genetick˝ch rodin
a podrodin podle mÌry (stupnÏ) homologie jejich prim·rnÌ
struktury (po¯adÌ aminokyselin) proteinov˝ch molekul. Rodi-
ny cytochrom˘ P450 jsou oznaËov·ny prvnÌm ËÌslem za zkrat-
kou P450. N·sleduje velkÈ pÌsmeno oznaËujÌcÌ podrodinu
17
.
JednotlivÈ izoenzymy jsou pak oznaËeny ËÌslem za pÌsmenem
podrodiny. Nap¯. izoenzym P450 1A2 je Ëlenem podrodiny A
n·leûejÌcÌ do enzymovÈ rodiny 1. Do stejnÈ rodiny n·leûÌ
cytochromy P450,u kter˝ch byla nalezena vÌce neû 40 %
Vloženo: 13.06.2009
Velikost: 194,39 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2023 unium.cz. Abychom mohli web rozvíjet a dále vylepšovat podle preferencí uživatelů, shromažďujeme statistiky o návštěvnosti, a to pomocí Google Analytics a Netmonitor. Tyto systémy pro unium.cz zaznamenávají, které stránky uživatel na webové stránce navštívil, odkud se na stránku dostal, kam z ní odešel, jaké používá zařízení, operační systém či prohlížeč, či jaký má preferenční jazyk. Statistiky jsou anonymní, takže unium.cz nezná identitu návštěvníka a spravuje cookies tak, že neumožňuje identifikovat konkrétní osoby. Používáním webu vyjadřujete souhlas použitím cookies a následujících služeb: