Вторая фаза метаболизма ксенобиотиков и эндогенных соединений презентация

2-я фаза метаболизма ксенобиотиков и эндогенных соединений Глюкуронидация Сульфонирование Ацетилирование Метилирование Конъюгация с глютатионом (синтез меркаптуровой кислоты) Конъюгация с аминокислотами, такими как глицин, тауриновая, глютаминовая кислоты.

УДФ-глюкуронозил-трансфераза (UGT)

Реакции глюкуронидации Кофактор

Синтез УДФ-глюкуроновой кислоты

Реакция глюкуронидации

Примеры реакций

Примеры реакций

Субстраты для UGTs (UGTs; EC 2.4.1.17) Эндогенные субстраты: билирубин, стероидные гормоны, тиреоидные гормоны, желчные кислоты, жирорастворимые витамины. Экзогенные субстраты: лекарства, химические канцерогены, загрязнители окружающей среды, компоненты диеты)

Классификация UGTs человека

Локализация генов

Свойства UGT1А

Свойства UGT1А1

Свойства UGT2B

Регуляция экспрессии генов ферментов 2-й фазы

Метаболизм морфина (UGT2B7)

УДФ-ГТ и рак мочевого пузыря

Факторы, определяющие индивидуальный фенотип UGT

2. Сульфонирование Судьфонируются соединения м.м. от 10 000 до 1 000 000 и выше. Метаболиты (сульфонаты) имеют рК 1,5 - остаются полностью ионизированными в биологических системах. Сера в клетке существует в виде SO42-

Субстраты Ксенобиотики Гормоны Глюкозоаминоглюканы и протеогликаны Низкомолекулярные клеточные компоненты (катехоламины, иодотирозины, витамин С.

PAPS – уникальный донор SO3

Синтез кофактора

PAPS-деградирующие ферменты Содержание PAPS: У крыс в печени и почках – до 160 и 50 нмоль/г ткани В других органах – 20 нмоль/г ткани У человека - 24 нмоль/г ткани

SULT в метаболизме ксенобиотиков

Схематичное изображение реакции сульфонирования, в результате которой образуются устойчивые соединения или биологически активные побочные продукты, связывающиеся с нуклеиновыми кислотами и вызывающие повреждения ДНК

Структура SULT1A1 человека в комплексе с 3’-фосфоаденозин-5’-фосфат (PAP) и р-нитрофенолом

Взаимодействие SULT c канцерогенами

Активация ацетоаминофена

Регуляция экспрессии генов ферментов 2-й фазы

AHR-регулируемые гены

Номенклатура SULTs и аллельных вариантов

Генная структура SULTs

Филогения SULTs человека

СУБСТРАТЫ ДЛЯ СУЛЬФОТРАНСФЕРАЗ (SULT) ЧЕЛОВЕКА

Расовые частоты аллелей SULT

Ферментативная реакция, осуществляемая эстрогеновой сульфотрансферазой

Структура гена SULT1E1.

Кристаллическая структура эстрогеновой сульфотрансферазы (SULT1E1)

Каталитический центр сульфотрансферазы

Ферментативная активность SULT1E1 и экспрессия мРНК в тканях человека. Уровень мРНК и ферментативная активность SULT1E1 оценивались как отношение (%) к тем же величинам в печени

Роль UGTs и SULTs в метаболизме тиреоидных гормонов

Метаболизм желчных кислот

Координированная регуляция сульфонирования PXR

Интегральная схема регуляции SULT

FXR и LXR в регуляции метаболизма ЭС

Пути биосинтеза стероидных гормонов из сульфонированных стероидов

3. Реакции, катализируемые глутатион S-трансферазами ГSТ могут катализировать нуклеофильные производные ароматических соединений, эпоксидов, восстановление гидропероксидов с образованием GSSG. Транспортные системы, выводящие конъюгаты: GS-X-насос (АТФ-зав.) МОАТ (Множественный транспортер органических ионов Dnp-GS (динитрофеноловый транспортер) MRP (Гликопротеид Р)

Множественные функции SULTs

Функции GSТs Каталитическая Лиганд-связывающая Механизм МЛР (MDR) ГSТs – 1. Цитозольные 2. Микросомальные Это мультигенное суперсемейство. Основные классы: µ (M1-M5), α (A1-A4), π, θ, κ, ω

Механизм реакции Это димерные белки. Активный центр содержит тирозин(A), серин (B) или цистеин (C). Они взаимодействуют с тиоловой группой GSH, понижая свою рК до 6-7 (против нормы 9,0).

Структура глютатиона (GSH)

Синтез глютатиона

Функции GSH 1. Поставщик тиоловых групп 2. Защита тиолов белков от окисления в дисульфиды 3. Участие в биосинтезе белков и НК 4. Защита ДНК от электрофилов (в ионизированной форме тиолата) 5. Защита от радикалов кислорода 6. Кофактор многих б/х реакций (гл.редуктаза и гл. пероксидаза)

Пример реакции конъюгации электрофильного гетероатома с глутатионом

GSТ в метаболизме бензо(а)пирена

Роль GST в детоксификации

Реакции, катализируемые глютатион-S-трансферазой

Классификация GSTs Alpha/Mu/Pi classes Theta class Kappa class Zeta class Omega class Sigma class

Alpha-class GSTs Выявлено по крайней мере 6 типов субъединиц: A1, A2, A3, A4, A5 и A6 у крыс, A1- A4 у человека Реакция стероидной изомеризации:

Mu-class GSTs По крайней мере 6 субъединиц Mu-class (M1, M2, M3, M4, M5 и M6 у крыс), 5 – у человека У человека 4 аллельных вариантов GST M1. Частота «0» варианта – до 50% популяции

Реакции, катализируемые GST-P Изомеризация ретиноевой кислоты:

Реакция конъюгации этакриновой кислоты и глутатиона

GST theta class 7% гомологии с Alpha, Mu, Pi classes Не взаимодействует с 1-chloro-2,4-dinitrobenzene Имеет серин в каталитическом центре У человека: (hGST T1-1 и hGST T2-2)

GST kappa class В структуре белка нет SNAIL/TRAIL motif

GST omega class Высокая активность по отношению к CDNB, 7- chloro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole, p-nitrophenyl acetate. Обладает тиол-трансферазной и дегидроаскорбат редуктазной активностями. Возможная `housekeeping' функция Omega-class GSTs – высвобождение S-тиоловых аддуктов, которые формируются на белках с GSH и цистеином в ответ на оксидативный стресс Распространена во многих тканях человека

Функции GST sigma Простагландин-синтаза:

Реакции, катализируемые GST zeta Малеилацетоацетат изомераза:

Синтез цианидинов у растений (GSTP и GSTT)

Структуры GSTs

Филогения GSTs

Анти-канцерогенный эффект зеленого чая через AhR-GST/UGT путь

4. Реакции ацетилирования

Кофактор ацетилирования

Реакции, катализируемые NAT

Реакции, катализируемые NAT

Структура генов NAT

Структура NAT микобактерий

Структура NAT человека

Взаимодействие NAT с субстратами

Субстратная специфичность NAT1 и NAT2

Субстраты для NATs

Ацетилирование лекарств

Активация канцерогенов ацетилированием

Генетический полиморфизм NAT1 и NAT2

5. Эпоксидгидролазы

Формы эпоксидгидролаз (EH) 1. Холестериновая 2. Лейкотриеновая 3.Гипоксилиновая 4. Микросомальная (Метаболизм КСБ) 5. Растворимая (Метаболизм КСБ)

Механизм действия ЭГ

Активный центр sEH (А) и действие ингибитора диалкилмочевины (В)

ЭГ в синтезе лейкотриенов (В4 и С4)

Модель взаимодействия с ЕЕТ

Роль эпоксидгидролазы в метаболизме БП

Роль ЭГ в детоксификации

6. Реакции конъюгации с аминокислотами

7. Метилирование

8. Диафораза

Восстановление менадиона DT

Детоксификация менадиона

Реакции токсификации, катализируемые ферментами 2-й фазы

Полиморфные ферменты, метаболизирующие анти-раковые лекарства

Полиморфизм ферментов II фазы и рак

Полиморфизм ферментов II фазы и рак

Генетические и эпигенетические факторы в активности ферментов метаболизма лекарств

Метаболизм амитриптилина (антидепрессанта)

Фаза III. Транспортеры (1) ATP binding cassette (ABC) семейство (около 300 белков) ABCB1 (P-Glycoprotein, MDR1 или P-gp или MDR1) ABCC1 (Multidrug Resistance Related Protein1, MRP1) ABCC2 (Multidrug Resistance Related Protein2, MRP2) ABCG2 (Breast Cancer Resistance Protein, BCRP) (2) solute carrier (SLC) семейство (drug uptake транспортеры) Organic Anion Transporter Polypeptides OATP Organic Anion Transporter OAT Organic Cation Transporter OСT Peptide Transporter PEPTs

Классификация АВС семейства

Локализация белков-траспортеров в печени и кишечнике человека

Топология гликопротеина Р

Различные типы MDRs

Антираковые лекарства и их транспортеры

мРНК транспортеров в раковых клетках

«Сложная» судьба лекарства в раковой клетке

Транспортеры гематоэнцефалического барьера

Субстраты, индукторы, ингибиторы MDR1

Индукция транспортеров